模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，包括減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊，由活接頭連接，可以根據實驗需求進行組合。所述減阻性能測試模塊主要由空壓機儲氣罐、溫度傳感器、儲液罐、溫度控制器、計算機數據采集系統、發育直管段、測量直管段、差壓變送器、流量變送器、流量傳感器、針閥、收液罐一組成；所述攜砂能力評價模塊包括可視模擬裂縫懸砂系統和收液罐二，所述可視模擬裂縫懸砂系統為兩塊有機玻璃面板構成狹窄的裂縫通道。本發明原理可靠，操作方便，能準確定量測試減阻水壓裂液在不同條件下的減阻性能，并在測試減阻性能的同時快捷評價其攜砂性能，大大節省了減阻水壓裂液的評價流程及時間。
【專利說明】模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及快速評價裝置。
【背景技術】
[0002]目前，減阻水作為一種新型的壓裂液在頁巖天然氣開發中取得較好的應用效果，公知常規壓裂液測試評價裝置僅能簡單定性比較壓裂液的減阻性能，不能準確定量測試減阻水壓裂液在不同溫度、不同管徑、不同雷諾數條件下的減阻率，也不能在測試減阻性能的同時快捷評價其攜砂性能。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，該裝置原理可靠，操作方便，采用多種技術手段減小實驗誤差，能準確定量測試減阻水壓裂液在不同條件下的減阻性能，并在測試減阻性能的同時快捷評價其攜砂性能，大大節省了減阻水壓裂液的評價流程及時間。
[0004]為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。
[0005]模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，由減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊構成，能準確測試壓裂液在不同溫度(常溫-100°C)、不同管徑(5mm、10mm、15mm)、不同流動雷諾數(1000-100000)條件下的減阻率并且能在測試減阻率的同時快速評價其攜砂性能。該裝置通過恒壓氣體驅動液體流動的方式，使液體在直管段完全發育后，測試其直管段壓力降，通過壓力降、流量、管徑等參數的計算，得到直管段減阻率，對壓裂液減阻性能進行快速準確測試；通過可視模擬裂縫懸砂系統，觀察攜砂壓裂液在模擬裂縫中流動后，砂粒在裂縫中堆積的形態和分布，快捷評價減阻水壓裂液的攜砂性能。
[0006]模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，包括減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊。
[0007]所述減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊由活接頭連接，二者可以根據實驗需求進行組合。
[0008]所述減阻性能測試模塊，主要由空壓機儲氣罐、溫度傳感器、儲液罐、溫度控制器、計算機數據采集系統、發育直管段、測量直管段、差壓變送器、流量變送器、流量傳感器、針閥、收液罐一組成，所述儲液罐裝有減阻水壓裂液，其兩端連接溫度傳感器和溫度控制器，其上部連接空壓機儲氣罐，其下部通過管道依次連接發育直管段、測量直管段和收液罐一，所述測量直管段兩端的引壓元件一和引壓元件二連接差壓變送器，所述測量直管段和收液罐一之間有流量傳感器和針閥，所述流量傳感器連接流量變送器，所述溫度控制器、差壓變送器、流量變送器均與計算機數據采集系統相連。
[0009]本發明通過空壓機儲氣罐用恒壓氣體驅動儲液罐內的減阻水壓裂液流動。
[0010]所述管道的管徑為5mm、IOmm或15mm，所述發育直管段的長度為400倍管徑，所述測量直管段的長度為100倍管徑。[0011]所述攜砂能力評價模塊，包括可視模擬裂縫懸砂系統和收液罐二，所述可視模擬裂縫懸砂系統為兩塊有機玻璃面板構成狹窄的裂縫通道，以此來模擬地層的垂直裂縫截面。兩塊有機玻璃面板大小均為500mmX 1500mm，并且有縱向和橫向刻度，兩塊有機玻璃面板平行放置，其間距為5_。攜砂壓裂液流過該系統，砂粒在裂縫中堆積的形態與分布，直觀地反映了壓裂液的攜砂能力。
[0012]本發明可以根據實驗需要僅使用減阻性能測試模塊測試減阻性能，也可兩個模塊連接使用，全面測試和評價減阻及攜砂性能。
[0013]對于減阻性能測試模塊，采用容積為50L，設計壓力為IMPa儲液罐作為測試液體儲存容器，罐內帶電磁式攪拌器，罐體帶安全閥、壓力表、液位計；容器上部與最大工作壓力
0.5Mpa的便攜式可調壓空壓機連通，由空壓機提供恒壓氣源驅動液體流動。需測試的減阻水壓裂液樣品通過氣體壓力驅動在管道內流動，這樣可以避免用泵驅動在泵內產生的高剪切和高擠壓對液體結構的破壞，提高了實驗的準確性。液體從儲液容器中流出后，進入內徑為5mm的不銹鋼直管段(可以根據需要更換為10mm、15mm內徑的管段，測試出不同管徑條件下的減阻率)，直管段長度為管徑的400倍，遠大于牛頓流體湍流發育需要的直管段長度(50倍管徑)，確保液體進入測試管段前已經完全發育，有效減小了實驗的誤差。考慮到所采用壓差計的線性精度特性，減阻能力測量直管段為長度為100倍管徑的直管段，該管段的壓差由壓差計測量。液體的流量通過測試管段后的針閥控制(可控制雷諾數范圍為1000-100000)，并由流量計計量。采用加熱器、溫度變送器、溫度控制器來控制儲罐內測試液的溫度，控制方法為:在溫度控制器上設定測試的目標溫度，由溫度變送器探測罐內測試液溫度，當測試液溫度低于設定值，溫度控制器控制罐體外包裹的加熱器進行加熱至設定值。并通過在測試液儲罐和測試管道包裹隔熱層的辦法，保持測試過程恒溫。測試過程的溫度、壓差、流量數據都通過變送器傳輸到計算機數據采集系統，計算機根據實驗數據計算出雷諾數、測試管段摩阻和減阻水壓裂液的直管段減阻率。
[0014]如需要評價壓裂液的攜砂能力，只需通過活接頭連接攜砂能力評價模塊。
[0015]與現有技術相比，本發明專利的有益效果在于:采用多種技術手段，有效減小了常規壓裂液測試評價裝置可能存在的誤差，可以精確測試減阻水壓裂液在不同溫度、不同管徑、不同雷諾數條件下的減阻性能，并且能在測試減阻性能的同時快捷評價其攜砂性能，為新型減阻水壓裂液的研發提供了快捷有效的評價手段。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的結構示意圖。
[0017]圖中:1空壓機儲氣罐，2溫度傳感器，3儲液罐，4溫度控制器，5計算機數據采集系統，6差壓變送器，7流量變送器，8引壓元件一，9引壓元件二，10流量傳感器，11針閥，12活接頭，13收液罐一，14發育直管段，15測量直管段，16可視模擬裂縫懸砂系統，17收液罐二。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖進一步說明本發明。
[0019]參看圖1。[0020]模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，包括減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊，所述減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊由活接頭12連接。
[0021]所述減阻性能測試模塊，主要由空壓機儲氣罐1、溫度傳感器2、儲液罐3、溫度控制器4、計算機數據采集系統5、發育直管段14、測量直管段15、差壓變送器6、流量變送器
7、流量傳感器IO、針閥11、收液罐一 13組成，所述儲液罐3裝有減阻水壓裂液，其兩端連接溫度傳感器2和溫度控制器4，其上部連接空壓機儲氣罐I，其下部通過管道依次連接發育直管段14、測量直管段15和收液罐一 13，所述測量直管段兩端的引壓元件一 8和引壓元件二 9連接差壓變送器6，所述測量直管段和收液罐一 13之間有流量傳感器10和針閥11，所述流量傳感器連接流量變送器7，所述溫度控制器4、差壓變送器6、流量變送器7均與計算機數據采集系統5相連。
[0022]所述攜砂能力評價模塊，包括可視模擬裂縫懸砂系統16和收液罐二 17。
[0023]需測試的減阻水壓裂液樣品盛裝在儲液罐3中，通過空壓機儲氣罐I內氣體的壓力驅動液體進入發育直管段14。液體完全發育后進入測量直管段15，該管段的差壓數據由差壓變送器6測量。液體的流量通過測試管段后的針閥11控制，并由流量傳感器10計量。整個裝置的溫度由儲液罐的溫度控制器4控制，可以按照測試需要改變。測試過程的溫度、壓差、流量信號都通過溫度控制器4、差壓變送器6和流量變送器7傳輸到計算機數據采集系統5。
[0024]攜砂能力評價模塊通過活接頭12連接到減阻性能測試模塊。攜砂液體通過針閥11流入可視模擬裂縫懸砂系統16。
【權利要求】
1.模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，包括減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊，兩個模塊由活接頭(12)連接，其特征在于，所述減阻性能測試模塊，主要由空壓機儲氣罐(I)、溫度傳感器(2)、儲液罐(3)、溫度控制器(4)、計算機數據采集系統(5)、發育直管段(14)、測量直管段(15)、差壓變送器(6)、流量變送器(7)、流量傳感器(10)、針閥(11)、收液罐一(13)組成，所述儲液罐(3)裝有減阻水壓裂液，其兩端連接溫度傳感器(2)和溫度控制器(4)，其上部連接空壓機儲氣罐(1)，其下部通過管道依次連接發育直管段(14)、測量直管段(15)和收液罐一(13)，所述測量直管段兩端的引壓元件一(8)和引壓元件二(9)連接差壓變送器(6)，所述測量直管段和收液罐一(13)之間有流量傳感器(10 )和針閥(11)，所述流量傳感器連接流量變送器(7 )，所述溫度控制器(4 )、差壓變送器(6)、流量變送器(7)均與計算機數據采集系統(5)相連；所述攜砂能力評價模塊，包括可視模擬裂縫懸砂系統(16)和收液罐二(17)。
2.如權利要求1所述的模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，其特征在于，所述空壓機儲氣罐(I)用恒壓氣體驅動儲液罐內的減阻水壓裂液流動。
3.如權利要求1所述的模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，其特征在于，所述管道的管徑為5mm、IOmm或15mm，所述發育直管段的長度為400倍管徑，所述測量直管段的長度為100倍管徑。
4.如權利要求1所述的模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，其特征在于，所述可視模擬裂縫懸砂系統(16)為兩塊有機玻璃面板構成狹窄的裂縫通道，兩塊有機玻璃面板大小均為500mmX 1500mm，并且有縱向和橫向刻度，兩塊有機玻璃面板平行放置，其間距為5謹。
5.如權利要求1所述的模塊化減阻水壓裂液減阻、攜砂性能測試及評價裝置，其特征在于，所述減阻性能測試模塊和攜砂能力評價模塊由活接頭連接，可以根據實驗需求進行組合。
【文檔編號】G01M10/00GK103698104SQ201410006908
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月7日 優先權日:2014年1月7日
【發明者】羅平亞, 鮑晉, 郭擁軍 申請人:西南石油大學