一種二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及二氧化碳無水壓裂技術領域，具體涉及一種二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統及測試方法。
【背景技術】
[0002]近幾年，二氧化碳無水壓裂技術正在成為人們研宄的一個熱點。CO2無水壓裂技術主要是用CO2無水壓裂液(主要由液態CO 2和極少量化學添加劑混合形成)代替傳統水基壓裂液，具有“無水壓裂”的特性，可明顯消除常規壓裂液對儲層水敏和水鎖傷害，提高壓裂改造效果，并且壓裂液無殘渣，能夠有效保護儲層，同時節約大量的水資源。
[0003]然而，現有的常用壓裂液流變性能測試的儀器主要針對常規液體壓裂液，例如凍膠壓裂液，或者清水壓裂液的流變特性，對專門測試這種氣體壓裂液的流變性能的系統與設備，現在市場上還沒有成熟的產品銷售。
[0004]因此，發明了本系統。本發明一二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統可以模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同添加劑配比、不同溫度以及不同壓力情況下的流變性能。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術存在的設備及儀器配套問題，本發明的目的在于提供了一種二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統及測試方法，專門測試不同添加劑配比的二氧化碳無水壓裂液在不同溫度和不同壓力下的流變性能。
[0006]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0007]—種二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統，包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶I和第二氣瓶2分別通過第一閥3和第二閥4與氣體凈化器5的入口連接，氣體凈化器5的出口依次連接體積流量計6、制冷系統7和液態CO2儲罐8，其中制冷系統7和液態CO 2儲罐8中間連接有第三閥9，液態CO2儲罐8出口同時連接有第四閥10、第一壓力計12和第五閥11，第五閥11出口依次連接0)2泵13、單向閥14和高壓儲液罐15，之后通過調壓閥16控制壓力和質量流量計17測量流量后連接流變儀測量單元18 ;在流變儀測量單元18上安裝有第二壓力計19和溫度計20 ;同時流變儀測量單元18出口處連接有第六閥21和一臺真空泵22。
[0008]根據需要選擇氣瓶即第一氣瓶I和第二氣瓶2的接入數量，同時氣瓶口向下傾斜固定放置，便于0)2氣體更好的保存并液化輸出。
[0009]所述氣體凈化器5是為了除去原始二氧化碳氣體中混雜的水蒸氣等雜質，提純獲得高精度二氧化碳氣體。
[0010]所述液態CO2儲罐8在制冷系統7內，為制冷系統7 —部分，能夠儲存部分液化后的液態CO2O
[0011]所述0)2泵13采用恒速恒壓泵，可以根據需要，選擇適當規格型號，設定排量，調節泵的流量。最大工作壓力盡量高，最好70MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時地層壓力條件。
[0012]所述單向閥14可以有效防止0)2泵13停泵后高壓儲液罐15內儲存的CO2回流。
[0013]所述高壓儲液罐15主要儲存由0)2泵13泵入的高壓流體，最大承壓載荷越大越好(最好70MPa以上)，且必須具有較好的承壓能力；且高壓儲液罐15的容量最好是流變儀測量單元18容量的5-30倍。
[0014]所述調壓閥16安裝在高壓儲液罐15出口處，用于調節高壓儲液罐15與流變儀測量單元18之間的管路壓力；且當0)2泵13向高壓儲液罐15泵入流體時應處于關閉狀態，防止高壓儲液罐15內二氧化碳溢出，同時當向抽空后的流變儀測量單元18輸入流體時應處于打開狀態，以便于調節管路壓力。
[0015]所述質量流量計17安裝盡量靠近流變儀測量單元18入口處，防止管線儲留液態CO2，造成計量誤差。
[0016]所述流變儀測量單元18，采用哈克公司生產的高溫高壓流變儀(內含加熱系統)，測量壓裂液等流體流變性能時，可以根據需要，調節加熱加壓系統，控制測試溫度與測試壓力，用于模擬地下儲層環境條件。
[0017]所述真空泵22用于測試前抽空流變儀測量單元18容器內的空氣，同時形成真空，防止測量單元內部存在空氣，對測量結果造成誤差。
[0018]所述系統所有連接管線均采用316L管線，以防CO2無水壓裂液對管線的酸性腐蝕；且連接制冷系統7到流變儀測量單元18之間所有管路，可以用保溫材料纏繞包裹。
[0019]所述體積流量計6、第一壓力計12、0)2泵13、第二壓力計19和溫度計20均連接數字采集控制卡，用于采集壓力、溫度、流量和泵排量，采集的數據經處理生成原始數據報表，分析報表以及曲線圖，同時生成數據庫文件格式以便用戶靈活使用。
[0020]上述所述的二氧化碳無水壓裂液流變性測試系統的測試方法，第一氣瓶I和第二氣瓶2中CO2氣體經過制冷系統7液化后，關閉調壓閥16，由CO 2泵13輸入液態CO 2并儲存于高壓儲液罐15中；然后向流變儀測量單元18中加入配制成份額不等的化學添加劑，并做好記錄，緊接著打開第六閥21和真空泵22，待真空泵22使得流變儀測量單元內部形成真空后，調節調壓閥16和質量流量計17使高壓儲液罐15中儲存的二氧化碳流入流變儀測量單元18，根據需要調節流變儀測量單元18內加熱加壓系統，測試壓裂液的流變性能，測得粘度?溫度，粘度?剪切率，粘度?剪切力流體參數。
[0021]和現有技術相比較，本發明具備如下優點:
[0022](I)本發明是專門模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同配比情況下的流變性能。
[0023](2)本系統中第一氣瓶I和第二氣瓶2能夠根據需要靈活選擇氣瓶接入數量，存放時應將氣瓶瓶口向下傾斜存放，便于更好地保存和輸出液化的二氧化碳。
[0024](3)本系統設計有制冷系統7可以根據實驗需要設定制冷溫度。它內置液態CO2儲罐8可以儲存一定量液態CO2。
[0025](4)本系統設計中0)2泵13采用恒速恒壓泵，可以根據需要，選擇適當規格型號，設定排量，調節泵的流量。最大工作壓力盡量高，最好70MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時地層壓力條件。
[0026](5)本系統設計有單向閥14，可以有效防止0)2泵13停泵后高壓儲液罐15內儲存的CO2回流。
[0027](6)本系統設計有高壓儲液罐15，主要儲存由0)2泵13泵入的高壓流體。最大承壓載荷越大越好，最好70MPa以上；且高壓儲液罐15的容量宜為流變儀測量單元18容量的
5-30 倍。
[0028](7)本系統設計有調壓閥16，安裝在高壓儲液罐15出口處，用于調節高壓儲液罐15與流變儀測量單元18之間的管路壓力；且當C02泵13向高壓儲液罐15泵入流體時應處于關閉狀態，防止高壓儲液罐15內二氧化碳溢出，同時當向抽空后的流變儀測量單元18輸入流體時應處于打開狀態，調節管路壓力。
[0029](8)本系統中，質量流量計17安裝靠近流變儀測量單元入口處，可以有效防止管線儲留液態CO2，提高計量精度。
[0030](9)本系統設計有流變儀測量單元18，采用哈克公司生產的高溫高壓流變儀，內含加熱系統。測量壓裂液等流體流變性能時，可以根據需要，調節加熱加壓系統，控制測試溫度與測試壓力，用于模擬地下儲層環境條件。
[0031](10)本系統末端設計有真空泵22，用于測試前抽空流變儀測量單元18容器內的空氣，同時形成真空，防止測量單元內部存在空氣，對測量結果造成誤差。
[0032](11)本系統所有連接管線均采用316L管線，以防CO2無水壓裂液對管線的酸性腐蝕；且連接制冷系統7到流變儀測量單元18之間所有管路，可用保溫材料纏繞包裹；便于防止熱量傳遞、散失等引起的測試誤差。
[0033](12)本系統中體積流量計6、第一壓力計12、0)2泵13、第二壓力計19和溫度計20均連接數字采集控制卡，用于采集壓力、溫度、流量和泵排量，采集的數據經處理生成原始數據報表，分析報表以及曲線圖，同時生成數據庫文件格式以便用戶靈活使用。
【附圖說明】
[0034]附圖為本發明測試系統結構示意圖。