[发明专利]一种支撑剂测速实验中保持颗粒浓度稳定的装置及方法

说明书

本发明公开了一种支撑剂测速实验中保持颗粒浓度稳定的装置及方法，所述颗粒包括示踪粒子和支撑剂颗粒，装置包括依次相连的沉降罐、输送泵一、搅拌罐一、输送泵二、搅拌罐二、输送泵三，搅拌罐一用于配液，搅拌罐二用于混砂；沉降罐包括罐体一，罐体一上设有进液口一、出液口一、泄砂口，罐体一内设有滤网、液体上下限位传感器；罐体一内部被滤网分成上部滤液腔和下部沉砂腔，进液口一设置在下部沉砂腔的侧壁，出液口一设置在上部滤液腔的侧壁，泄砂口设置在下部沉砂腔的底部，液体上下限位传感器均设置在上部滤液腔内。本发明不仅能够实现支撑剂输送实验过程中携砂液的连续混配和循环泵注，还能保证PIV测试过程中所用示踪粒子和支撑剂浓度的稳定。

技术领域

本发明涉及水力压裂过程中基于PIV测试技术的支撑剂输送实验技术领域，特别涉及一种支撑剂测速实验中保持颗粒浓度稳定的装置及方法。

背景技术

水力压裂是以超过地层吸液能力的排量向地层泵入压裂液，产生高压超过地层岩石破裂压力，使地层产生裂缝。继续注入压裂液使水力裂缝延伸；随后注入携砂液，使水力裂缝继续延伸并在缝内充填支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝壁面的支撑作用，在地层形成具有高导流能力的填砂裂缝，从而实现油气井增产的目的。而支撑剂在裂缝中的铺置形态将决定裂缝的最终形态和延伸规律，因此，研究支撑剂在裂缝中的输送规律对于指导现场压裂施工有着重要的意义。

目前研究水力压裂过程中支撑剂在裂缝内输送规律最重要的方法是大型可视化平板裂缝实验，通过不同类型平板组合成各种复杂的裂缝结构，从而研究支撑剂在平板内的流动规律。中国专利“一种流场全域可测量的支撑剂输送复杂裂缝实验装置”（CN111119848B）可实现流场测试的支撑剂输送实验装置，采用PIV（粒子成像测速）技术可实现对平板裂缝内的支撑剂和压裂液的流场测试。其原理是首先在待测流体中散布一定量的示踪粒子，流场内相应位置压裂液的运动速度用示踪粒子的速度表示，当使用两束时间间隔较小的强脉冲激光片光源照射流场时，同时利用CCD相机等图像采集系统记录下两束激光照射下流场运动信息的图像；然后通过相应的算法分别计算得到压裂液和支撑剂的流场，在整个实验过程中保证示踪粒子和支撑剂浓度的稳定是实现整个流场测试的必要条件。中国专利“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”（CN110596319A）、“一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法”（CN109812254B）、“一种模拟储层均匀滤失对支撑剂铺置影响的平板及实验装置”（CN110952971B）、以及“一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台及实验方法”（CN111553065A）均可实现携砂液的配置或者压裂液循环利用。但是其并不能够保证实验过程中示踪粒子和支撑剂浓度的持续稳定，导致流场测试结果存在不准确性。因此，针对PIV测试支撑剂输送实验过程中，非常有必要设计一种能够保持示踪粒子和支撑剂浓度稳定的装置和方法。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种支撑剂测速实验中保持颗粒浓度稳定的装置及方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种支撑剂测速实验中保持颗粒浓度稳定的装置，包括依次相连的沉降罐、输送泵一、搅拌罐一、输送泵二、搅拌罐二、输送泵三，所述搅拌罐一用于配液，所述搅拌罐二用于混砂，所述沉降罐的输入端与模拟裂缝的输出端相连，所述输送泵三的输出端与所述模拟裂缝的输入端相连；

所述沉降罐包括设置在支撑架一上的罐体一，所述罐体一上设有进液口一、出液口一、泄砂口，所述罐体一内设有滤网、液体上限位传感器、液体下限位传感器；所述罐体一内部被所述滤网分成上部滤液腔和下部沉砂腔，所述进液口一设置在所述下部沉砂腔的侧壁，所述出液口一设置在所述上部滤液腔的侧壁，所述泄砂口设置在所述下部沉砂腔的底部，所述液体上限位传感器和所述液体下限位传感器均设置在所述上部滤液腔内；

所述搅拌罐一和所述搅拌罐二上均设有定量加料装置以及液位计。