一種清水壓裂液攜砂能力測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水力壓裂技術領域，特別涉及一種清水壓裂液攜砂能力測試系統及測試方法。
【背景技術】
[0002]針對致密低滲非常規油氣藏的大規模開發，為了提高工業生產價值，儲層改造技術是一種尤為重要的技術，而目前最常見的便是水力壓裂技術。水力壓裂技術主要是指通過地面高壓泵設備將清水壓裂液增壓至超過井底附近油層巖石的破裂壓力，從而產生裂縫。此時，必須要向油層中注入攜砂液，不僅可以繼續使得裂縫繼續向前擴展，并且可以在裂縫中鋪設一定厚度的支撐劑使其保持張開狀態。
[0003]然而，由于具體化學添加劑的不同或者由于壓裂液種類的不同，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。而現在市場上對于清水壓裂液攜砂性能的測試系統及設備，還沒有較為成熟的、可普遍應用于現場和實驗室研宄的產品銷售。
[0004]因此，我們發明了本測試系統。本發明一一清水壓裂液攜砂能力測試系統及測試方法可以模擬并測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移能力。
[0005]此外，隨著鉆遇巖層深度的加深和巖石強度的增大以及越來越復雜的地層特性，石油鉆完井過程中遇到的復雜情況日趨多樣化，為了提高鉆速，我們需要通過循環鉆井液以有效地運移出井底巖肩。而該清水壓裂液攜砂能力測試系統及測試方法，同樣適用于部分常規水基鉆井液攜砂能力測試，例如測試凍膠型鉆井液的攜砂性能。
【發明內容】
[0006]為了克服上述現有技術存在的設備及儀器不配套的問題，本發明的目的在于提供了一種清水壓裂液攜砂能力測試系統及測試方法，專門測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移能力；另外，該發明也可適用于部分常規水基鉆井液攜砂性能的測試。
[0007]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0008]一種清水壓裂液攜砂能力測試系統，主要包括支撐劑輸送系統、固液兩相混合系統和水平攜砂運移系統；所述支撐劑輸送系統包括支撐劑儲罐I以及與支撐劑儲罐I連通的螺旋輸送機3，支撐劑儲罐I和螺旋輸送機3的承載體是第一電子天平2 ;所述固液兩相混合系統包括加熱容器7，插入加熱容器7內的攪拌棒6和溫度傳感器8，帶動攪拌棒6攪拌的交流伺服電機5，在加熱容器7和清水壓裂液儲罐連通的管路上設置有質量流量計4，固液兩相混合系統的承載體是第二電子天平9 ;所述水平攜砂運移系統主要包括螺桿泵10，通過螺桿泵10與加熱容器7連通的水平攜砂觀測儀13，在螺桿泵10與水平攜砂觀測儀13連通的管路上設置有壓力計11和第一閥12，所述水平攜砂觀測儀13水平放置，采用“上進上出”的流動方式，其上設置有水平攜砂儀進液口 14和水平攜砂儀排液口 15，水平攜砂觀測儀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注有刻度，在水平攜砂儀進液口 14和水平攜砂儀排液口 15之間設計有等間距分布的擋板17 ;所述水平攜砂儀排液口 15通過第二閥19與壓裂液回收裝置20連通。
[0009]通過設定螺旋輸送機3的參數，使得支撐劑以預設速度送入螺旋輸送機3。
[0010]所述質量流量計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內含加熱系統，能夠調節溫度，通過溫度傳感器8，能夠實時監測加熱容器內部測試液溫度。
[0012]所述螺桿泵10，不僅能夠調節攜砂壓裂液的排量和壓力，而且對于這種含支撐劑的固液混合體系具有很好的輸送效果。
[0013]所述支撐劑儲罐I中所用的支撐劑砂礫均用熒光或染液處理，以便觀測。
[0014]從加熱容器7到水平攜砂觀測儀13之間的連接管線采用保溫材料包裹。
[0015]所述第一電子天平2、螺旋輸送機3、質量流量計4、交流伺服電機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11均連接數字采集控制卡，用于分別采集質量、轉速、流量、頻率、溫度、壓力與泵排量，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。
[0016]上述所述的清水壓裂液攜砂能力測試系統的測試方法，首先打開第一電子天平2和第二電子天平9，并校準置零；將處理標記過的支撐劑顆粒即砂礫填滿支撐劑儲罐I中，然后設定螺旋輸送機3的轉速，將支撐劑儲罐I中的支撐劑輸送入加熱容器7中，并經質量流量計4注入一定量的事先配置好添加劑的清水壓裂液；然后設定加熱容器7的溫度，調整交流伺服電機5的頻率，通過攪拌棒6將支撐劑顆粒與壓裂液攪拌均勻，使其處于一種動態的平衡狀態；緊接著打開第一閥12和第二閥19，設定螺桿泵10的排量，混合后的攜砂壓裂液依次經過壓力計11和第一閥12后進入水平懸砂觀測儀13 ;通過觀測水平攜砂儀觀測儀13的支撐劑沉積16的分布或者透明窗刻度線，能夠計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移性能；之后通過第二閥19進入壓裂液回收裝置20進行回收處理。
[0017]和現有技術相比較，本發明具備如下優點:
[0018](I)本發明是專門模擬并測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移性能相關的攜砂能力。
[0019](2)本測試系統及測試方法同樣適用于部分常規水基鉆井液的攜砂能力測試，以研宄鉆井液攜砂能力對提高鉆速的影響。
[0020](3)本系統中支撐劑儲罐I底部設有開口，通過設定螺旋輸送機3的參數，可使得支撐劑以一定速度送入螺旋輸送機3，減少了支撐劑的輸送損失。
[0021](4)本系統中質量流量計4連接事先配置好的不同配比的清水壓裂液，從而直接計量清水壓裂液的輸入流量。
[0022](5)本系統中加熱容器7內含加熱系統，通過設定相關參數，可以調節溫度，模擬地層條件下的溫度，且其外端設計有溫度傳感器8，可以實時監測加熱容器內部測試液溫度。
[0023](6)本系統中螺桿泵10，不僅可以調節攜砂壓裂液的排量和壓力，而且對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)本系統中水平攜砂觀測儀13，由于水平攜砂儀進液口 14前后流通面積的驟然變化，攜砂液流速會明顯減慢，采用“上進上出”的流動方式，不僅可以檢測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，堵塞后續管路；通過觀測水平攜砂儀觀測儀的沉積分布或者透明窗刻度線，可以計量不同情況下的清水壓裂液的懸砂運移性能。
[0025](8)本系統中支撐劑儲罐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記，以便觀測。
[0026](9)本系統中從加熱容器7到水平攜砂觀測儀13之間的管線采用保溫材料包裹，防止熱量散失對實驗結果產生影響。
[0027](10)本系統末端接有壓裂液回收裝置20，以便對攜砂液進行回收處理，防止造成污染。
[0028](11)本系統中第一電子天平2、螺旋輸送機3、質量流量計4、交流伺服電機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11均連接數字采集控制卡，用于采集質量、轉速、流量、頻率、溫度、