[发明专利]一种实时变砂比的压裂支撑剂输送模拟实验方法及实验装置

权利要求书

1.一种实时变砂比的压裂支撑剂输送模拟实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)测量支撑剂的体积密度ρ_t和视密度ρ_s；

(2)设定初始砂比的数值C₁；

(3)设定压裂液体积流量V_f；

(4)通过压裂液的体积流量和给定砂比值计算所需支撑剂的质量流量W_p，质量流量W_p计算公式如下：

式中，φ是支撑剂的堆积孔隙度，计算公式如下：

通过控制输送支撑剂的伺服电机的转速来控制支撑剂的质量流量；伺服电机的最大转速在3000r/min，控制支撑剂最大质量流量为99kg/min，伺服电机转速与质量流量的关系表示如下：

W_p＝0.033n

根据W_p计算出伺服电机转速n；

(5)根据确定的压裂液体积流量V_f和伺服电机转速n同时向混砂筒泵入支撑剂和压裂液，当混砂筒内液体达到高水位极限时，停止泵入压裂液和支撑剂，打开混砂筒混砂液出口，混砂液被不断注入模拟裂缝；当混砂筒内液体达到低水位极限时，再向混砂筒中泵入压裂液和支撑剂，保证混砂液持续注入模拟裂缝；

(6)改变砂比的数值，重复步骤(3)～(5)，实现压裂支撑剂输送模拟实验实时变砂比的目的。

2.一种用于如权利要求1所述的实验方法中的实验装置，其特征在于，包括模拟裂缝、与模拟裂缝连接的混砂筒、与混砂筒的进砂口连接的进砂系统、与混砂筒的进液口连接的进液系统；

所述进砂系统包括储砂料斗，储砂料斗用铝合金支架固定，储砂料斗前后左右四个侧壁面各安装有一个称重传感器，储砂料斗底部出口通过伺服电机与混砂筒的进砂口连接；

所述进液系统包括压裂液储罐、压裂液储罐与混砂筒连通的管路上设有离心泵、液体流量计和电磁阀；

所述混砂筒外侧安装有透明液位计，液位计内装有不锈钢浮球，在液位计内上部和下部分别设有高水位接触式感应开关和低水位接触式感应开关；高水位接触式感应开关的安装位置与混砂筒内设定的最高液位相对应，低水位接触式感应开关的安装位置与混砂筒内设定的最低液位相对应；当浮球接触低水位开关时，低水位开关控制电磁阀和伺服电机开启；当浮球接触高水位开关时，高水位开关控制电磁阀和伺服电机关闭；混砂筒底部设置与模拟裂缝连接的混砂液出口；混砂液出口通过螺杆泵与模拟裂缝进液口连接。

3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述混砂筒内设置用于搅拌混料的旋转叶片。