一種清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力壓裂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)致密低滲非常規(guī)油氣藏的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，為了提高工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值，儲(chǔ)層改造技術(shù)是一種尤為重要的技術(shù)，而目前最常見(jiàn)的便是水力壓裂技術(shù)。水力壓裂技術(shù)主要是指通過(guò)地面高壓泵設(shè)備將清水壓裂液增壓至超過(guò)井底附近油層巖石的破裂壓力，從而產(chǎn)生裂縫。此時(shí)，必須要向油層中注入攜砂液，不僅可以繼續(xù)使得裂縫繼續(xù)向前擴(kuò)展，并且可以在裂縫中鋪設(shè)一定厚度的支撐劑使其保持張開(kāi)狀態(tài)。
[0003]然而，由于具體化學(xué)添加劑的不同或者由于壓裂液種類(lèi)的不同，不同條件下的清水壓裂液往往在攜砂能力方面存在較大差異。而現(xiàn)在市場(chǎng)上對(duì)于清水壓裂液攜砂性能的測(cè)試系統(tǒng)及設(shè)備，還沒(méi)有較為成熟的、可普遍應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室研宄的產(chǎn)品銷(xiāo)售。
[0004]因此，我們發(fā)明了本測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明一一清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法可以模擬并測(cè)試不同添加劑配比下的清水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同含砂量以及不同排量下的懸砂運(yùn)移能力。
[0005]此外，隨著鉆遇巖層深度的加深和巖石強(qiáng)度的增大以及越來(lái)越復(fù)雜的地層特性，石油鉆完井過(guò)程中遇到的復(fù)雜情況日趨多樣化，為了提高鉆速，我們需要通過(guò)循環(huán)鉆井液以有效地運(yùn)移出井底巖肩。而該清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，同樣適用于部分常規(guī)水基鉆井液攜砂能力測(cè)試，例如測(cè)試凍膠型鉆井液的攜砂性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的設(shè)備及儀器不配套的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，專(zhuān)門(mén)測(cè)試不同添加劑配比的清水壓裂液(或者部分水基鉆井液)在不同溫度、不同壓力、不同含砂量、不同排量條件下的懸砂運(yùn)移能力；另外，該發(fā)明也可適用于部分常規(guī)水基鉆井液攜砂性能的測(cè)試。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]一種清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)，主要包括支撐劑輸送系統(tǒng)、固液兩相混合系統(tǒng)和水平攜砂運(yùn)移系統(tǒng)；所述支撐劑輸送系統(tǒng)包括支撐劑儲(chǔ)罐I以及與支撐劑儲(chǔ)罐I連通的螺旋輸送機(jī)3，支撐劑儲(chǔ)罐I和螺旋輸送機(jī)3的承載體是第一電子天平2 ;所述固液兩相混合系統(tǒng)包括加熱容器7，插入加熱容器7內(nèi)的攪拌棒6和溫度傳感器8，帶動(dòng)攪拌棒6攪拌的交流伺服電機(jī)5，在加熱容器7和清水壓裂液儲(chǔ)罐連通的管路上設(shè)置有質(zhì)量流量計(jì)4，固液兩相混合系統(tǒng)的承載體是第二電子天平9 ;所述水平攜砂運(yùn)移系統(tǒng)主要包括螺桿泵10，通過(guò)螺桿泵10與加熱容器7連通的水平攜砂觀測(cè)儀13，在螺桿泵10與水平攜砂觀測(cè)儀13連通的管路上設(shè)置有壓力計(jì)11和第一閥12，所述水平攜砂觀測(cè)儀13水平放置，采用“上進(jìn)上出”的流動(dòng)方式，其上設(shè)置有水平攜砂儀進(jìn)液口 14和水平攜砂儀排液口 15，水平攜砂觀測(cè)儀13外層的水平攜砂儀筒體18正視面由透明材料制成并且在底部標(biāo)注有刻度，在水平攜砂儀進(jìn)液口 14和水平攜砂儀排液口 15之間設(shè)計(jì)有等間距分布的擋板17 ;所述水平攜砂儀排液口 15通過(guò)第二閥19與壓裂液回收裝置20連通。
[0009]通過(guò)設(shè)定螺旋輸送機(jī)3的參數(shù)，使得支撐劑以預(yù)設(shè)速度送入螺旋輸送機(jī)3。
[0010]所述質(zhì)量流量計(jì)4連接事先配置好的不同配比的清水壓裂液。
[0011]所述加熱容器7內(nèi)含加熱系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)溫度，通過(guò)溫度傳感器8，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)加熱容器內(nèi)部測(cè)試液溫度。
[0012]所述螺桿泵10，不僅能夠調(diào)節(jié)攜砂壓裂液的排量和壓力，而且對(duì)于這種含支撐劑的固液混合體系具有很好的輸送效果。
[0013]所述支撐劑儲(chǔ)罐I中所用的支撐劑砂礫均用熒光或染液處理，以便觀測(cè)。
[0014]從加熱容器7到水平攜砂觀測(cè)儀13之間的連接管線(xiàn)采用保溫材料包裹。
[0015]所述第一電子天平2、螺旋輸送機(jī)3、質(zhì)量流量計(jì)4、交流伺服電機(jī)5、加熱容器7、溫度傳感器8、第二電子天平9和螺桿泵10和壓力計(jì)11均連接數(shù)字采集控制卡，用于分別采集質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、流量、頻率、溫度、壓力與泵排量，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表、分析報(bào)表以及曲線(xiàn)圖，同時(shí)生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件格式以便用戶(hù)靈活使用。
[0016]上述所述的清水壓裂液攜砂能力測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，首先打開(kāi)第一電子天平2和第二電子天平9，并校準(zhǔn)置零；將處理標(biāo)記過(guò)的支撐劑顆粒即砂礫填滿(mǎn)支撐劑儲(chǔ)罐I中，然后設(shè)定螺旋輸送機(jī)3的轉(zhuǎn)速，將支撐劑儲(chǔ)罐I中的支撐劑輸送入加熱容器7中，并經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)4注入一定量的事先配置好添加劑的清水壓裂液；然后設(shè)定加熱容器7的溫度，調(diào)整交流伺服電機(jī)5的頻率，通過(guò)攪拌棒6將支撐劑顆粒與壓裂液攪拌均勻，使其處于一種動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)；緊接著打開(kāi)第一閥12和第二閥19，設(shè)定螺桿泵10的排量，混合后的攜砂壓裂液依次經(jīng)過(guò)壓力計(jì)11和第一閥12后進(jìn)入水平懸砂觀測(cè)儀13 ;通過(guò)觀測(cè)水平攜砂儀觀測(cè)儀13的支撐劑沉積16的分布或者透明窗刻度線(xiàn)，能夠計(jì)量不同添加劑配比情況下的清水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同含砂量和不同排量的懸砂運(yùn)移性能；之后通過(guò)第二閥19進(jìn)入壓裂液回收裝置20進(jìn)行回收處理。
[0017]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)本發(fā)明是專(zhuān)門(mén)模擬并測(cè)試不同添加劑配比清水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同含砂量和不同排量情況下的懸砂性能和運(yùn)移性能相關(guān)的攜砂能力。
[0019](2)本測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法同樣適用于部分常規(guī)水基鉆井液的攜砂能力測(cè)試，以研宄鉆井液攜砂能力對(duì)提高鉆速的影響。
[0020](3)本系統(tǒng)中支撐劑儲(chǔ)罐I底部設(shè)有開(kāi)口，通過(guò)設(shè)定螺旋輸送機(jī)3的參數(shù)，可使得支撐劑以一定速度送入螺旋輸送機(jī)3，減少了支撐劑的輸送損失。
[0021](4)本系統(tǒng)中質(zhì)量流量計(jì)4連接事先配置好的不同配比的清水壓裂液，從而直接計(jì)量清水壓裂液的輸入流量。
[0022](5)本系統(tǒng)中加熱容器7內(nèi)含加熱系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，可以調(diào)節(jié)溫度，模擬地層條件下的溫度，且其外端設(shè)計(jì)有溫度傳感器8，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱容器內(nèi)部測(cè)試液溫度。
[0023](6)本系統(tǒng)中螺桿泵10，不僅可以調(diào)節(jié)攜砂壓裂液的排量和壓力，而且對(duì)于這種含支撐劑的固液混合體系具有很好的輸送效果。
[0024](7)本系統(tǒng)中水平攜砂觀測(cè)儀13，由于水平攜砂儀進(jìn)液口 14前后流通面積的驟然變化，攜砂液流速會(huì)明顯減慢，采用“上進(jìn)上出”的流動(dòng)方式，不僅可以檢測(cè)入口處的支撐劑沉降特征，還能減少出口處支撐劑涌入管線(xiàn)，堵塞后續(xù)管路；通過(guò)觀測(cè)水平攜砂儀觀測(cè)儀的沉積分布或者透明窗刻度線(xiàn)，可以計(jì)量不同情況下的清水壓裂液的懸砂運(yùn)移性能。
[0025](8)本系統(tǒng)中支撐劑儲(chǔ)罐I中所用的支撐劑砂礫均用熒光或其他染液等明顯處理標(biāo)記，以便觀測(cè)。
[0026](9)本系統(tǒng)中從加熱容器7到水平攜砂觀測(cè)儀13之間的管線(xiàn)采用保溫材料包裹，防止熱量散失對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
[0027](10)本系統(tǒng)末端接有壓裂液回收裝置20，以便對(duì)攜砂液進(jìn)行回收處理，防止造成污染。
[0028](11)本系統(tǒng)中第一電子天平2、螺旋輸送機(jī)3、質(zhì)量流量計(jì)4、交流伺服電機(jī)5、加熱容器7、溫度傳感器8、第二電子天平9和螺桿泵10、壓力計(jì)11均連接數(shù)字采集控制卡，用于采集質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、流量、頻率、溫度、