[发明专利]超临界二氧化碳压裂液增粘携砂效果评价实验装置和方法

说明书

本发明涉及一种超临界二氧化碳压裂液增粘携砂效果评价实验装置，属于油气开采领域，包括可视化裂缝模拟机构，所述可视化裂缝模拟机构构造成能够模拟裂缝，并记录超临界二氧化碳增粘后的携砂效果；连接所述可视化裂缝模拟机构的入口的混砂器，所述混砂器构造成能够向所述可视化裂缝模拟机构输入支撑剂颗粒；以及连接所述可视化裂缝模拟机构的入口的超临界二氧化碳输入机构，所述超临界二氧化碳输入机构构造成能够向所述可视化裂缝模拟机构输入混有增粘剂的超临界二氧化碳流体。能够观察并记录支撑剂和增粘后的超临界二氧化碳两相运动过程，并获取颗粒运动参数，从而对超临界二氧化碳增粘后的携砂效果进行评价。

技术领域

本发明涉及一种超临界二氧化碳压裂液增粘携砂效果评价实验装置和方法，属于油气开采领域。

背景技术

超临界二氧化碳是一种新型、清洁、高效的压裂液，具有常规水力压裂不可比拟的优势。超临界二氧化碳具有高密度、低粘度、低表面张力以及高扩散系数的优点，并具有良好的传热和传质性能。超临界二氧化碳作为压裂液对储层没有伤害，可有效避免近井地层堵塞，能够保护油气层、改善储层渗透性的作用。并且，超临界二氧化碳非常容易返排。此外，超临界二氧化碳压裂液还可以使致密的粘土砂层脱水，打开砂层孔道，降低井壁表皮系数。

但超临界二氧化碳的粘度极低，与气体粘度相当，其携砂能力差是制约其现场应用的核心因素之一。为了提高其携砂性能，国内外学者已经针对超临界二氧化碳增粘开展了初步研究，优选并合成了包括小分子增粘剂、小分子表面活性剂以及聚合物等不同类型的增粘剂，其中，有机硅聚合物和含氟聚合物的增粘效果较好，可使超临界二氧化碳粘度增大90倍。

然而，目前针对超临界二氧化碳增粘效果的研究，主要评价标准是粘度增加倍数，但粘度增加多少倍才能满足携砂需求，或者粘度的提高如何换算成携砂能力的增强，目前还没有很好的解决这一问题，导致现有的超临界二氧化碳增粘研究缺乏有效的评价方法，缺乏目标性和针对性，一味地追求粘度的提高可能导致增粘剂成本的上升，不利于现场大规模推广应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种超临界二氧化碳压裂液增粘携砂效果评价实验装置和方法，能够观察并记录支撑剂和增粘后的超临界二氧化碳两相运动过程，并获取颗粒运动参数，从而对超临界二氧化碳增粘后的携砂效果进行评价。

本发明的提出了一种超临界二氧化碳压裂液增粘携砂效果评价实验装置，包括：

可视化裂缝模拟机构，所述可视化裂缝模拟机构构造成能够模拟裂缝，并记录超临界二氧化碳增粘后的携砂效果；

连接所述可视化裂缝模拟机构的入口的混砂器，所述混砂器构造成能够向所述可视化裂缝模拟机构输入支撑剂颗粒；以及

连接所述可视化裂缝模拟机构的入口的超临界二氧化碳输入机构，所述超临界二氧化碳输入机构构造成能够向所述可视化裂缝模拟机构输入混有增粘剂的超临界二氧化碳流体。

本发明的进一步改进在于，所述可视化裂缝模拟机构包括模拟裂缝主体，设置在模拟裂缝主体上的摄像装置，以及设置在所述模拟裂缝主体出口的集砂器。

本发明的进一步改进在于，所述模拟裂缝主体上还设置第一压力传感器和第一温度传感器。

本发明的进一步改进在于，所述模拟裂缝主体底部设置可转动支架。

本发明的进一步改进在于，所述模拟裂缝主体下部设置放空阀。

本发明的进一步改进在于，所述超临界二氧化碳输入机构包括二氧化碳气源，连接所述二氧化碳气源的柱塞增压泵，连接所述柱塞增压泵的油浴加热器，以及连接所述油浴加热器的混溶器；

其中，所述混溶器内储存有增粘剂，所述混溶器的出口连接所述可视化模拟机构的入口。