用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在壓裂過程中，隨著排量的提高，壓裂液在管線中的摩擦阻力將大幅度地增加，使施工的泵壓大部分消耗在克服管路摩阻上，從而減小了實際作用于產層的壓力。為了實現大排量施工，通常在壓裂液中加入減阻劑，以降低壓裂液的摩阻。在現場施工之前，一股先通過實驗模擬在實際工作過程中減阻劑對壓裂液的摩阻的影響。
[0003]現有技術中的用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置包括儲液罐單元、動力泵和測試管路。儲液罐單元、動力泵和測試管路通過普通管路順次串聯成閉合循環回路。并且在測試管路的兩端設有壓力測量單元。通過壓力測量單元測出壓裂液流經測試管路時，在測試管路的兩端產生的壓差，從而計算得到壓裂液的摩阻性能。但是，該摩阻測定裝置中的測試管路的剪切速率范圍較小，使得該摩阻測定裝置的使用范圍受限。
[0004]因此，如何解決測試管路的剪切速率范圍較小的問題，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明提出了一種用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置，可以有效地增大測試管路的剪切速率范圍。
[0006]本發明的用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置包括用于接受壓裂液的進液管路和用于輸出壓裂液的出液管路；至少兩個并聯在進液管路和出液管路之間的測試管路，各測試管路的孔徑彼此不同；以及用于測量測試管路兩端壓差的壓差測量單元。
[0007]在一個實施例中，還包括并聯在進液管路和出液管路之間的回流管路。
[0008]在一個實施例中，在所述回流管路上設有齒輪泵。
[0009]在一個實施例中，所述壓差測量單元為設置在所述回流管路上的流量計。
[0010]在一個實施例中，各測試管路的進液端和出液端、所述出液管路的出液端，以及所述回流管路的進液端分別設置有閥門。
[0011]在一個實施例中，設有四個測試管路，其孔徑分別為1/4英寸、3/8英寸、5/8英寸及I英寸。
[0012]在一個實施例中，孔徑最小的測試管路與所述回流管路之間的距離最近，而孔徑最大的測試管路與所述回流管路之間的距離最遠。
[0013]在一個實施例中，還包括用于接受從所述出液管路排出的壓裂液的廢液罐、用于存儲壓裂液的儲液單元，以及用于將所述儲液單元中的壓裂液泵入所述進液管路的注液栗。
[0014]在一個實施例中，各測試管路的材質均為哈氏合金。
[0015]本發明的用于測量壓裂液的摩擦阻力的方法，包括下述步驟:將測試管路和回流管路中均注入壓裂液。從孔徑最大的測試管路向孔徑最小的測試管路進行測試。
[0016]相對于現有技術，本發明的用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置包括進液管路、出液管路、測試管路及壓差測量單元。其中，測試管路并聯在進液管路和出液管路之間。測試管路設有至少兩個，并且各測試管路的孔徑均不相同。進液管路用于接受壓裂液，出液管路用于輸出壓裂液。壓差測量單元用于測量測試管路兩端的壓差，以得到壓裂液的摩阻性能。當測試管路的孔徑不同時，其剪切速率的范圍也不同。因此，可以有效地增加測量裝置中的測試管路的剪切速率范圍。
【附圖說明】
[0017]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。在圖中:
[0018]圖1為本發明的用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置的結構示意圖。
[0019]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0021]如圖1所示，本發明提供的用于測量壓裂液的摩擦阻力的測量裝置包括進液管路2、出液管路3和測試管路5。其中，測試管路5的進液口設在進液管路2上，出液口設置出液管路3上。壓裂液依次流過進液管路2、測試管路5和出液管路3。當壓裂液流過測試管路5時，會在測試管路5的兩端產生壓差，通過壓差測量單元測出測試管路5兩端的壓差來得到降阻率。
[0022]當測試管路5的孔徑不同時，其剪切速率也會相應改變。因此，在進液管路2和出液管路3之間設有至少兩個測試管路5。其中，每個測試管路5的孔徑均不相同，并且各測試管路5的進液口均設在進液管路2上，而出液口均設在出液管路3上。這樣，可以增加測量裝置的測試管路5的剪切速率范圍，從而可以測量壓裂液在更大范圍的剪切速率下的降阻率。此外，如此設置，結構簡單，管路較短，從而方便進行加溫測試實驗。而且各個測試管路5互不影響，方便測量在其中一個測試管路5下的降阻率。
[0023]測試管路5的材質可以為哈氏合金，以減少含強酸的壓裂液對其的腐蝕。此外，選取測試管路5的孔徑時，優先選用孔徑最大的測試管路5的直徑為I英寸，而孔徑最小的測試管路5的直徑為1/4英寸。這樣，可以通過設置較少的測試管路5來達到所限定的剪切速率范圍。
[0024]在一個實施例中，測試管路5設有四個。每個測試管路5的孔徑分別為1/4英寸、3/8英寸、5/8英寸及I英寸。I英寸測試管路51的剪切速率范圍為50/s至200/s。5/8英寸測試管路52的剪切速率范圍為100/s至800/s。3/8英寸測試管路53的剪切速率范圍為500/s至4000/s。1/4英寸測試管路54的剪切速率范圍為2000/s至12000/s。這樣，可以使測量裝置的測試管路5的總剪切速率范圍為50/s至12000/s。此外，一個測試管路5的剪切速率與另外一個測試管路5的剪切速率部分重合，可以有效地防止不能測試到在個別的剪切速率下的降阻率。
[0025]該測量裝置還包括回流管路4。回流管路4的進液口也設在進液管路2上，出液口設在出液管路3上。這樣，回流管路4可以與各測試管路5之間形成回路，從而可以實現測試管路5的無限循環，而且還可以節省空間。此外，如此設置，還可以使所有的測試管路5使用同一回流管路4，結構簡單，節省空間，同時也可以降低對管路加熱時的能耗。而且壓裂液處于密閉的加壓環境中，能有效地降低壓裂液中的氣體對摩阻的干擾。
[0026]該測量裝置還包括設置在進液管路2的進液口端的儲液單元1，以及設在出液