[发明专利]一种压裂液悬砂能力测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于压裂技术领域，特别涉及一种压裂液悬砂能力测试系统及方法。

背景技术

随着致密低渗非常规油气藏的大规模开发，针对常规水基压裂液存在的环保问题、水敏地层和开采地区缺水的制约，CO₂无水压裂技术应运而生。CO₂无水压裂技术主要是以由液态CO₂和极少量化学添加剂混合形成的无水压裂液代替传统的水基压裂液进行储层改造，在提高体积压裂改造效果的同时，能够有效保护储层，并且节约大量的水资源，在技术上和经济上均具有较大优势。由于超临界CO₂的粘度往往远低于水基压裂液，故常常需要加入增稠剂等化学添加剂以改善其压裂液的携砂造缝性能。

然而，实际的市场调研发现，现有的施工现场作业或实验室研究都很少，针对能够测试CO₂压裂液悬砂能力的装置，市场上还没有成熟的产品销售。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压裂液悬砂能力测试系统，可以测试不同添加剂配比下的CO₂无水压裂液在不同温度、不同压力、不同排量情况下的动态悬砂能力和静态悬砂能力，同时还可以利用该实验装置测试CO₂泡沫压裂液、清水压裂液等其他类型压裂液的悬砂能力，也可用落球法测定各种压裂液的粘度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种压裂液悬砂能力测试系统，包括两条支路：

第一条支路包括均与过滤器5入口连接的第一气瓶1和第二气瓶2，过滤器5的出口依次连接冷凝器6和储罐7，储罐7连接支路汇合点且在连接管路上依次设置有第一注入泵11、第一压力传感器12、第一流量计13和第一止回阀14，

第二条支路包括盛液容器15，盛液容器15连接活塞容器19且在连接管路上依次设置第二注入泵17和第二流量计18，活塞容器19连接支路汇合点且在连接管路上依次设置有第二压力传感器20和第二止回阀21；

两条支路汇合后再依次连接中间容器23和循环回路43，其中支路汇合点与中间容器23之间管路上设置有安全阀22，中间容器23与循环回路43之间管路上依次设置有第三压力传感器24、第七阀25、柱塞泵26、第三止回阀27和第八阀28。

所述第一气瓶1与过滤器5入口之间的连接管道上设置有第一阀3，所述第二气瓶2与过滤器5入口之间的连接管道上设置有第二阀4，所述盛液容器15与第二注入泵17之间的连接管道上设置有第六阀16。

所述冷凝器6和储罐7并联后再串接有第三阀8，储罐7的出口同时连接有并联的第四阀9和第五阀10，其中第五阀10设置在储罐7与第一注入泵11之间的连接管路上。

所述中间容器23内设置有搅拌器，用于搅拌压裂液使其均匀，外部设置有温度可调的加热套，用于控制压裂液的温度。

所述循环回路43由螺杆泵29、第四压力传感器30、温度传感器31、观测容器32、第五压力传感器37、螺旋管38和第九阀39依次连接而成，其中第九阀39和螺杆泵29的交汇处连接第八阀28。

所述观测容器32入口设置有第十一阀42，用于放空及残液的排放，出口依次连接有第十阀40和真空泵41。

所述观测容器32安装有带有刻度的透视窗33，且内部设置有大小合适的旋转勺34、上筛网35和下筛网36。

装置中所有连接管路均采用316L管路，以防CO₂对管路的酸性腐蚀；且连接中间容器23到观测容器32之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。

本发明还提供了基于所述压裂液悬砂能力测试系统的测试方法，包括动态悬砂能力和静态悬砂能力的测试，其中：

CO₂无水压裂液动态悬砂能力测试方法步骤：

步骤11，组装实验设备，第一气瓶1或第二气瓶2中为CO₂气体，在旋转勺34中放入适量的支撑剂，安装在观测容器32中，将添加剂放入活塞容器19中，对中间容器23和螺旋管38设定实验温度；

步骤12，抽真空检测实验装置密封性；

步骤13，向中间容器23中注入实验设定配比的液态CO₂和添加剂；

步骤14，向观测容器32中注入CO₂无水压裂液；

步骤15，循环CO₂无水压裂液，加支撑剂，观测动态悬砂效果；

步骤16，实验后处理，排出残液，清洗管路和设备；