一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于二氧化碳無水壓裂技術領域，特別涉及一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統與方法。
【背景技術】
[0002]作為新型壓裂工藝一二氧化碳無水壓裂技術正逐漸走入公眾的視野。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，補充地層能量，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，現有的常用壓裂液對油氣儲層傷害性能測試的儀器主要是針對常規液體壓裂液，例如凍膠壓裂液，或者清水壓裂液的傷害特性測試，對專門測試這種氣體壓裂液的對儲層傷害特性的系統與設備，現在市場上還沒有成熟的產品銷售。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統與方法，可以模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同排量、不同溫度、不同壓力、以及在不同的液態CO2與相應的壓裂液添加劑配比情況下的對儲層巖心的傷害程度。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0006]一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統，包括液態CO2供應系統和試劑供應系統，所述液態CO2供應系統和試劑供應系統的出口均連接至并聯的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端，并在連接管路上設置有預熱器18，所述普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸出端連接有壓裂液回收裝置33，其中:
[0007]所述普通巖心夾持器支路包括普通巖心夾持器22，普通巖心夾持器22的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器23，普通巖心夾持器22的輸入端設置有第六閥21，輸出端設置有第七閥24 ；
[0008]所述長巖心夾持器支路包括長巖心夾持器26，長巖心夾持器26的輸入、輸出端之間連接有第二壓差傳感器27，長巖心夾持器26的輸入端設置有第八閥25，輸出端設置有第九閥28。
[0009]所述液態0)2供應系統包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶I的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設置有第一閥3，第二氣瓶2的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設置有第二閥4，氣體凈化器5的出口連接制冷系統7將CCV液化且在連接管路上設置有流量計6，制冷系統7中有用于儲存液態CO2的液態CO 2儲罐8，液態CO 2儲罐8的出口連接0)2泵13的入口且在連接管路上設置有第一壓力計12和第五閥11，C02泵13的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接所述預熱器18的入口。
[0010]所述液態CO2儲罐8的入口連接有用于排空清洗的第三閥9，出口連接有用于排空清洗的第四閥10。
[0011]所述試劑供應系統包括試劑罐14，試劑罐14的出口連接試劑泵15，試劑泵15的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接所述預熱器18的入口。
[0012]所述0)2泵13的出口與單向閥17的入口之間設置有安全閥16，安全閥16同時位于試劑泵15的出口與單向閥17的入口之間。
[0013]所述0)2泵13和試劑泵15均為恒速恒壓泵，所述試劑罐14下端設置有放空閥門。
[0014]所述預熱器18與并聯的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端之間設置有溫度計19和第二壓力計20。
[0015]所述普通巖心夾持器22和長巖心夾持器26之間連接有環壓泵31和第三壓力計32，并且在近普通巖心夾持器22端有第十閥29，在近長巖心夾持器26端有第^^一閥30。
[0016]所述流量計6、第一壓力計12、溫度計19、第二壓力計20、第一壓差傳感器23以及第二壓差傳感器27均連接數字采集控制卡，所述數字采集控制卡連接控制系統，將采集的數據處理生成原始數據報表，同時生成數據庫文件格式。
[0017]本發明系統中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到壓裂液回收裝置33之間所有管路，可以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。
[0018]本發明還提供了基于所述二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統的測試方法，包括如下步驟:
[0019]步驟I，將來自液態0)2供應系統的液態CO 2與來自利用試劑供應系統的化學添加劑混合后，送入預熱器18進行預熱；
[0020]步驟2，選擇普通巖心夾持器支路或長巖心夾持器支路中的一條，將巖心放入相應的夾持器中，通過控制第六閥21、第七閥24、第八閥25和第九閥28，將預熱后的混合物質送入所選擇的普通巖心夾持器支路或長巖心夾持器支路中；
[0021 ] 步驟3，利用第一壓差傳感器23或第二壓差傳感器27測量相應的夾持器兩端的壓差，同時，測量預熱器18的出口壓力即驅替壓力，控制夾持器內巖心圍壓的值始終大于該驅替壓力的值；
[0022]步驟4，調節不同溫度、不同壓力、不同排量以及不同壓裂液配比，根據預先測得的巖心原始滲透率，得到相應條件下對儲層巖心造成的傷害程度。
[0023]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0024](I)本發明專用于模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同排量以及在不同的液態CO2與添加劑配比情況下的對儲層巖心的傷害程度。
[0025](2)本發明的制冷系統7可以根據實驗需要設定制冷溫度。內置的液態CO2儲罐8可以儲存一定量液態CO2。
[0026](3)本發明的0)2泵13和試劑泵15不僅可以為系統管路起到增壓的作用，還可以根據需要，選擇適當規格型號，設定排量，調節泵的流量和合成壓裂液中添加劑配比。
[0027](4)本發明的預熱器18可以根據需要控制管路溫度，模擬井下某個深度的溫度條件。
[0028](5)本發明的兩種長度巖心夾持器可進行CO2無水壓裂液在不同儲層巖心，不同溫度、壓力下的巖心傷害測量實驗，可以根據需要，通過打開和關閉它們對應兩端最近的閥門開關，選擇普通巖心夾持器22或長巖心夾持器26，靈活選擇使用這兩條巖心夾持器支路中的任意一條。
[0029](6)本發明采用環壓泵31控制巖心夾持器內巖心圍壓。實驗室此圍壓應始終大于驅替壓力，即第二壓力計20所顯示的壓力。防止圍壓過低時，不能有效模擬真實的驅替過程。
[0030](7)本發明的壓裂液回收裝置33可以方便系統回收處理廢棄的壓裂液，防止壓裂液污染實驗室和環境。
[0031](8)本發明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到壓裂液回收裝置33之間所有管路，可以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。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0034]如圖1所示，一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統，包括液態CO2供應系統和試劑供應系統，液態CO2供應系統和試劑供應系統的出口均連接至并聯的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端，并在連接管路上設置有預熱器18，預熱器18用于適量加熱0)2無水壓裂液溫度，從而模擬地下儲層溫度條件。預熱器18與并聯的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端之間設置有溫度計19和第二壓力計20。普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸出端連接有壓裂液回收裝置33，壓裂液回收裝置33方便系統回收處理廢棄的壓裂液。
[0035]其中:
[0036]液態0)2供應系統包括第一氣瓶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，便于穩定地儲存與輸出的二氧化碳。第一氣瓶I的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設置有第一閥3，第二氣瓶2的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設置有第二閥4，氣體凈化器5的作用是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。氣體凈化器5的出口連接制冷系統7將CCV液化且在連接管路上設置有流量計6，制冷系統7中有用于儲存液態CO2的液態CO 2儲罐8，液態CO 2儲罐8的出口連接CO 2泵13的入口且在連接管路上設置有第一壓力計12和第五閥11，0)2泵13的出口連接單向閥17的入口，單向閥17可以防止流體倒流，其出口連接預熱器18的入口。液態CO2儲罐8的入口連接有用于排空清洗的第三閥9，出口連接有用于排空清洗的第四閥10。
[0037]試劑供應系統包括試劑罐14，試劑罐14的出口連接試劑泵15，試劑泵15的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接預熱器18的入口。0)2泵13的出口與單向閥17的入口之間設置有安全閥16，安全閥16同時位于試劑泵15的出口與單向閥17的入口之間，用于控制管路壓力，可以保障管路高壓安全。0)2泵13和試劑泵15均為恒速恒壓泵，可以根據需要，選擇適當規格型號，設定排量，能夠調節泵的流量和合成壓裂液中添加劑配比。最大工作壓力盡量高，最好50MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時地層壓力條件。試劑罐14下端設置有放空閥門，方便排空和清洗，根據需要配置加熱系統來控制溫度。
[0038]普通巖心夾持器支路包括普通巖心夾持器22，普通巖心夾持器22的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器23，普通巖心夾持器22的輸入端設