CN211347826U - 一种可视化co2无水压裂液流变性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，包括：CO2气瓶、活塞容器和测量杯；CO2气瓶的出口连接活塞容器的上部入口，活塞容器的上部出口连接测量杯入口；活塞容器的底部还设有加压装置。本实用新型整体结构紧凑，操作简单，可以完成CO2无水压裂液流变性测量工作，并且实验可直接测得二氧化碳无水压裂液的流变性参数；本实用新型通过设定不同温度、压力条件，添加不同类型、浓度的增粘剂实现测量较大范围温度、压力条件下二氧化碳无水压裂液的流变性。同时本实用新型可以精确控制增粘剂与二氧化碳的用量，并可以实时观察两者在旋转流变仪中的混合情况。
Description
技术领域
本实用新型属于压裂液流变性测试领域，特别涉及一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统。
背景技术
页岩油气是一种新型非常规资源，储量规模及开发潜力巨大。页岩油气储层普遍较为致密，渗透性差，难以实现能量补充，多数页岩油气通过衰竭方式开采，但该方式能量下降快，采收率低，因此，必须设法补充地层能量和增加驱替效率才能提高采收率。CO2压裂能在压裂造缝和补充地层能量两方面起到提高采收率作用。纯CO2粘度低，压裂时容易进入微裂缝，易形成复杂缝，不利于造长缝，改造体积有限，因此，需要研制CO2增粘剂，增加该压裂液粘度，改善携沙效果；CO2无水相、无残渣、界面张力低，对储层无伤害，其蓄能作用有助于压后返排、增产，CO2与原油作用，可起到混相效果，降低界面张力、渗流阻力，提高采收率，对水敏、致密储层适应性较好。
二氧化碳无水压裂液的流变性，直接影响压裂施工的效果和储层产量，因此对其流变性的测量工作尤为重要。当前室内试验条件下测量普通液体流变性的设备和方法已经相对比较完备，但对于气体压裂液的测试，行业内还没有成熟设备，通常需要在现有设备上加以改进。
在这个方面的现有实验设备及实验方法，有的需要进行复杂计算，无法直接通过实验获取流变参数，有的没有排除空气对实验精度干扰，有的对实验温度控制不够准确，造成的实验计量误差较大，还有的对增粘剂与二氧化碳的比例和加入量计量不够准确。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，包括：CO2气瓶、活塞容器和测量杯；
CO2气瓶的出口连接活塞容器的上部入口，活塞容器的上部出口连接测量杯入口；
活塞容器的底部还设有加压装置。
进一步的，所述测量杯选用德国哈克公司生产的Mars3、哈克Mars40或者哈克Mars60型号高温高压流变仪的测量杯部件，材料为哈氏合金；测量杯的侧面和底部增加设置透明观察视窗，能够耐酸腐蚀，承压压强能够达40MPa以上，用于储存待测二氧化碳及增粘剂；所述观察视窗为蓝宝石材质可视窗，通过观察视窗能够直接观察二氧化碳与增粘剂的溶解情况。
进一步的，CO2气瓶的出口依次通过过滤器、单向阀与活塞容器顶部连接；活塞容器顶部出口通过注入阀与测量杯连接。
进一步的，活塞容器的顶部安装有第一压力表和第一温度表；测量杯12顶部设置有第二压力表和第二温度表。
进一步的，活塞容器放置于控温箱的内部。
进一步的，加压装置包括水箱和水泵；水箱通过水泵连接活塞容器顶部。
进一步的，测量杯连接有抽真空装置和放空阀；抽真空装置包括依次连接在测量杯侧壁的真空阀和真空泵。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型使用通过磁力驱动测量杯内置转子旋转的方式实现对CO2的剪切，而非电机驱动外部搅拌棒的机械搅拌方式，从而使待检测的CO2处于全封闭的测量杯中，避免体系与外界的物理接触，并且排除了空气对实验效果的干扰。
2、本实用新型可以实现CO2液化并可以直接测量其流变性的一体化工作。
3、本实用新型可以根据实验需要，精确把握增粘剂和二氧化碳的添加量，实验计量准确。
4、本实用新型可直接观察到测试过程中实验样品实际状态以及CO2与增粘剂的溶解情况。
5、温度的测量对本实验非常关键，本实用新型通过控温箱和测量杯实现对活塞容器和测量杯中样品温度的精准控制，从而减少误差，保证实验精度。
6、本实用新型可以直接测试不同浓度的样品，在一定温度压力条件下的粘度，流变参数，并绘制流变曲线，测量精度高，操作方便，减少后续数据处理的繁琐工作。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统的结构示意图。
1、CO2气瓶，2、气瓶阀，3、过滤器，4、单向阀，5、第一压力表，6、第一温度表， 7、水箱，8、水泵，9、活塞容器，10、控温箱，11、注入阀，12、测量杯，13、第二压力表， 14、第二温度表，15、数据处理系统，16、放空阀，17真空阀，18、真空泵。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。
请参阅图1所示，本实用新型提供一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，包括：
CO2气瓶1依次通过气瓶阀2、过滤器3、单向阀4与活塞容器9顶部入口连接；活塞容器9的上部安装有第一压力表5和第一温度表6；水箱7与水泵8依次与活塞容器9底部连接；活塞容器9放置于控温箱10的内部；活塞容器9顶部出口通过注入阀11与测量杯12侧面连接；测量杯12上设置有第二压力表13和第二温度表14；测量杯12还与数据处理系统15连接，测量杯12上面设置有放空阀16，测量杯12侧面还通过真空阀17与真空泵18连接。
所述过滤器3可以除去原始CO2气体中的杂质，提纯获得高精度二氧化碳气体，防止气体杂质对实验精度造成干扰。
所述水泵8可以顶替活塞容器9的上部CO2，对CO2加压，便于输出高压CO2到测量杯12中。所述水泵8选用高精度计量泵，可以计量注入水的体积。
所述控温箱10可以控制内部活塞容器9温度，可以根据实验需要控制温度，可以使得CO2制冷液化，也可以加热到实验需要的目标温度。
所述测量杯12可以选用哈克Mars3，哈克Mars40或者哈克Mars60型号高温高压流变仪的测量杯部件，材料为哈氏合金，在其基础上加以改进，侧面和底部增加设置透明观察视窗，可耐酸腐蚀，承压压强可达40MPa以上，用于储存待测二氧化碳及增粘剂；所述视窗为矩形蓝宝石等材质可视窗，通过视窗可以直接观察二氧化碳与增粘剂的溶解情况。
所述数据处理系统15包括工控机、打印机和控制柜。用于控制测试系统各部件运行，并采集数据将测试参数自动化处理。
本实用新型提供一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统工作时，包括：
a、检查气密性：连接系统管线，检查管线气密性，打开数据处理系统15。
b、校准：向测量杯注入纯CO2并且测试其在一定温度、压力条件下粘度，并与CO2在该温度、压力条件下的实际粘度(查图表公知的)对比，调节流变仪测试参数校准，直到测试粘度与实际粘度相符为止；
c、注入增粘剂：根据实验方案设计，在测量杯12中预置一定质量的增粘剂M3，不加增粘剂时即测得二氧化碳粘度。
d、抽真空：关闭放空阀16和气瓶阀门2，打开注入阀11和真空阀17，打开真空泵18，抽真空，排出空气干扰。真空泵压力表读数为负数，且真空泵18指针位置不变时，关闭真空阀17，关闭真空泵18，认为线路内达到真空状态。
e、控温：关闭注入阀11和真空阀17，打开控温箱10和旋转流变仪的温控系统，分别对活塞容器9和测量杯12调节到实验目标温度。
f、注气：待活塞容器9和测量杯12内温度冷却至设定值后，打开气瓶阀2和单向阀4，将二氧化碳通入到活塞容器9内注满。通过活塞容器9上的第一压力表5和第一温度表6获得此时的压力及温度，活塞容器9内的体积为V1，通过理想气体状态方程算出此时的二氧化碳质量M1。P1大于实际实验需要的目标压力。V1一般远大于测量杯12的容积V，推荐V1是V 的10-50倍。
关闭气瓶阀2和单向阀4，打开注入阀11，开启水泵8，将CO2驱替进入测量杯12。当活塞容器9上的第一压力表5和第一温度表6达到指定值后关闭注入阀11，获得活塞容器9内的体积V2，通过理想气体状态方程求出二氧化碳的质量M2，则流入测量杯12的二氧化碳质量M为M1和M2之差。
所述V2可以通过水泵8计量注入的水量V水计量得出，即V2＝V1-V水。
所述压裂液的浓度为：M3/(M+M3)×100％。
g、测试观测：关闭注入阀11后，待二氧化碳与增粘剂充分混合后，使用流变仪开始对二氧化碳无水压裂液测试，推荐剪切速率一般设定为170s-1，还可以根据应用需要调整，一般可以在100-1000s-1。开始通过数据处理系统15采集实验数据。在实验刚开始时，流体的粘度有明显的波动，等其数值稳定后读数即为该温度、压力条件下的粘度值，也可以选用流变仪自带程序测试。同时可以通过视窗直接观察增粘剂在二氧化碳中的溶解情况，也可以测试完后，取出测量杯观测。
h、改变条件测试：根据实验需要，改变实验测试的温度和压力，浓度，剪切速率等条件，测试其它条件下的流变参数。
i、清洗设备：实验结束后，关闭旋转流变仪，打开放空阀16，关闭温控系统和循环制冷系统，断开管线连接，清洗实验设备。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (7)
1.一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，包括：CO2气瓶(1)、活塞容器(9)和测量杯(12)；
CO2气瓶(1)的出口连接活塞容器(9)的上部入口，活塞容器(9)的上部出口连接测量杯(12)入口；
活塞容器(9)的底部还设有加压装置。
2.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，所述测量杯(12)选用德国哈克公司生产的Mars3、哈克Mars40或者哈克Mars60型号高温高压流变仪的测量杯部件，材料为哈氏合金；测量杯(12)的侧面和底部增加设置透明观察视窗，能够耐酸腐蚀，承压压强能够达40MPa以上，用于储存待测二氧化碳及增粘剂；所述观察视窗为蓝宝石材质可视窗，通过观察视窗能够直接观察二氧化碳与增粘剂的溶解情况。
3.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，CO2气瓶(1)的出口依次通过过滤器(3)、单向阀(4)与活塞容器(9)顶部连接；活塞容器(9)顶部出口通过注入阀(11)与测量杯(12)连接。
4.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，活塞容器(9)的顶部安装有第一压力表(5)和第一温度表(6)；测量杯(12)顶部设置有第二压力表(13)和第二温度表(14)。
5.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，活塞容器(9)放置于控温箱(10)的内部。
6.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，加压装置包括水箱(7)和水泵(8)；水箱(7)通过水泵(8)连接活塞容器(9)顶部。
7.根据权利要求1所述的一种可视化CO2无水压裂液流变性测试系统，其特征在于，测量杯(12)连接有抽真空装置和放空阀(16)；抽真空装置包括依次连接在测量杯(12)侧壁的真空阀(17)和真空泵(18)。
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|---|---|---|---|---|
| CN112730213A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-30 | 合肥通用机械研究院有限公司 | 一种常温负压下气液精确配比试验装置与试验方法 |
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2019
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