高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法，其濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)安裝槳式攪拌器，將起泡液體與氣體充分均勻混合，同時(shí)帶動(dòng)泡沫液體旋轉(zhuǎn)與巖心表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，氣體增壓裝置可保證濾失腔內(nèi)濾失壓力維持穩(wěn)定，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置。本發(fā)明是一種適用于高溫高壓泡沫液體的動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確，具有較高的創(chuàng)造性。
【專利說(shuō)明】高溫高壓泡沬液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油與天然氣工程領(lǐng)域，涉及油氣田開采技術(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，尤其是一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法是利用驅(qū)替泵驅(qū)替液體進(jìn)入管路，以一定的剪切速率在管路中流動(dòng)剪切，并流經(jīng)液腔中的巖心端面，然后測(cè)取液體的濾失量和時(shí)間。這種方法不適用于泡沫型液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)的主要原因?yàn)?①泡沫液體需要以一定的氣液比混合，并經(jīng)過(guò)強(qiáng)攪拌才能形成，而常規(guī)動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法使用驅(qū)替泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)攪拌在計(jì)量泡沫液體濾失量時(shí)需要考慮氣液分離計(jì)量，常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法未設(shè)置，導(dǎo)致氣液分離無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0003]通過(guò)專利文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)相關(guān)的兩篇公開專利文獻(xiàn):
[0004]1、一種泡沫壓裂液動(dòng)態(tài)濾失的測(cè)量裝置及其工作方法(CN102914494A)，方法步驟如下:⑴測(cè)定待測(cè)柱狀巖心的氣體滲透率并對(duì)其稱重；⑵測(cè)定柱狀巖心的孔隙率；(3)將柱狀巖心放入巖心夾持器套筒中，連接好管線，對(duì)柱狀巖心加圍壓至模擬地層壓力，關(guān)閉回壓閥；(4)打開恒溫箱，設(shè)定為模擬地層溫度，恒溫4h ; (5)向巖心夾持器套筒內(nèi)的進(jìn)液口注入標(biāo)準(zhǔn)鹽水，待標(biāo)準(zhǔn)鹽水通過(guò)柱狀巖心的流量恒定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)鹽水的注入壓力和注入流量，計(jì)算柱狀巖心的液體滲透率；(6)打開回壓閥，加回壓3.5MPa，分別打開所述盛放氮?dú)獾闹虚g容器和盛放壓裂液的中間容器下方的泵，控制氣液流量保持固定的泡沫質(zhì)量，所述泡沫質(zhì)量是指泡沫壓裂液的氣液比；(7)調(diào)節(jié)回壓閥，保持柱狀巖心壓差恒定，從第一滴濾液開始流出時(shí)記錄濾失時(shí)間，并且同時(shí)記錄液體收集瓶的質(zhì)量，即液體濾失量；和氣體收集瓶?jī)?nèi)的體積變化，即氣體濾失量；(8)測(cè)柱狀巖心損害后的滲透率；(9)測(cè)定柱狀巖心損害后的氣體滲透率。該發(fā)明利用新型巖心夾持器套筒對(duì)柱狀巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)量，保持泡沫壓裂液在濾失實(shí)驗(yàn)中的氣液完整性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算泡沫壓裂液中液體濾失系數(shù)和氣體濾失系數(shù)。
[0005]2、一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法(CN101899975A)，步驟是:(I)測(cè)取壓裂液損害前的煤巖氣測(cè)滲透率；(2)煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn):將已測(cè)定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內(nèi)，在液腔內(nèi)裝入清水，圍壓為對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開始流出時(shí)，開始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，即完成煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)；(3)煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn):卸去液腔壓力，保持圍壓不變，將液腔內(nèi)的清水排出，并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內(nèi)，設(shè)定液腔壓力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開始流出時(shí)，開始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min,停止攪拌，并停止計(jì)時(shí)，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，即完成煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)；
(4)煤巖壓裂液損害率的測(cè)定:在巖心夾持器出口端處接上管線，并連接上泵用清水反向驅(qū)替，將液腔頂蓋打開，觀測(cè)巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變清，全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將液腔內(nèi)液體排出，最后用反向測(cè)取煤巖濾失后的氣體滲透率，即完成煤巖壓裂液損害率的測(cè)定。該發(fā)明模擬煤層增產(chǎn)改造過(guò)程中壓裂液濾失情況，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地測(cè)定不含支撐劑的壓裂液在地層條件下的濾失特性。
[0006]本發(fā)明申請(qǐng)與上述兩篇專利在技術(shù)方案上有本質(zhì)的不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種適用高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法，以測(cè)定泡沫類型液體在高溫高壓下通過(guò)巖心端面時(shí)的濾失性。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器、回壓閥，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)嵌裝巖心，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)同軸安裝攪拌器，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置。
[0010]而且，在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
[0011]而且，所述攪拌器為槳式攪拌器。
[0012]一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法，具體步驟如下:
[0013](I)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測(cè)試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ?br> [0014](2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力；
[0015](3)打開巖心尾部回壓閥，開始計(jì)時(shí)，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時(shí),通過(guò)巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計(jì)量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積；
[0016](4)記錄時(shí)間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計(jì)時(shí)，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓，并泄去泡沫液體；
[0017](5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測(cè)取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計(jì)算巖心泡沫液體損害率。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]1、本發(fā)明與常規(guī)的液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)相比，不是直接利用驅(qū)替泵驅(qū)替液體流經(jīng)液腔中的巖心端面，而是獨(dú)特設(shè)計(jì)的濾失系統(tǒng)，該濾失系統(tǒng)由攪拌器與濾失腔構(gòu)成，根據(jù)濾失系統(tǒng)體積與液體體積的關(guān)系設(shè)定氣液比，在攪拌濾失腔中的起泡液體形成泡沫液體，給定濾失系統(tǒng)的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失系統(tǒng)內(nèi)維持一定濾失壓力。
[0020]2、本發(fā)明利用槳式攪拌器將泡沫液體濾失實(shí)驗(yàn)中的起泡、混拌、流動(dòng)過(guò)程一體化，由氣體增壓裝置提供濾失壓差，并將濾失氣體與液體分離計(jì)量，可獲得高溫高壓條件下的泡沫液體濾失規(guī)律。
[0021]3、本發(fā)明與常規(guī)的液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)相比，考慮到泡沫液體的特殊性，在回壓閥后增加了氣液分離器和測(cè)量裝置，通過(guò)氣液分離器將氣體和液體分離，并分別計(jì)量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效測(cè)量高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失的技術(shù)空白。
[0022]4、本發(fā)明是一種適用于高溫高壓泡沫液體的動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)及評(píng)價(jià)方法，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，評(píng)價(jià)方法準(zhǔn)確，具有較高的創(chuàng)造性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本系統(tǒng)的連接框圖；
[0024]圖2為泡沫液體中濾失量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0025]圖3為泡沫質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器6、回壓閥8及夾持器圍壓加壓裝置7，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)同軸嵌裝巖心5，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
[0028]本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于:
[0029]1、所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔4及槳式攪拌器12，在濾失腔內(nèi)同軸安裝槳式攪拌器，該槳式攪拌器由攪拌電機(jī)3控制，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置I和加溫裝置2連接。
[0030]根據(jù)濾失體系與液體體積關(guān)系設(shè)定泡沫液體氣液比，利用槳式攪拌器攪拌形成泡沫液體，混拌均勻，與巖心端面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且發(fā)生濾失作用。
[0031]2、在回壓閥的出口端連接氣液分離器9，該氣液分離器再分別連接氣體計(jì)量裝置10和液體計(jì)量裝置11。
[0032]泡沫液體濾失后利用氣液分離器將氣體與液體分別計(jì)量，更加準(zhǔn)確地測(cè)試泡沫液體的濾失情況。
[0033]本系統(tǒng)的工作原理是:首先通過(guò)氣體增壓裝置和加溫裝置給濾失腔加溫加壓，制造高溫高壓條件，在濾失腔中起泡液體經(jīng)過(guò)攪拌形成高溫高壓泡沫液體，濾失腔與巖心夾持器相連，當(dāng)高溫高壓泡沫液體在巖心中濾失時(shí)，通過(guò)回壓閥流入氣液分離器，再通過(guò)氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置分別計(jì)量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積。
[0034]本發(fā)明采用的工裝均為本領(lǐng)域的常規(guī)裝置，因此沒(méi)有具體描述其結(jié)構(gòu)。
[0035]一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法，其具體步驟如下:
[0036](I)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測(cè)試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ?br> [0037](2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌電機(jī)的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力；
[0038](3)打開巖心尾部回壓閥，開始計(jì)時(shí)，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時(shí),通過(guò)巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計(jì)量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積；
[0039](4)記錄時(shí)間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計(jì)時(shí)，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓，并泄去泡沫液體；
[0040](5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測(cè)取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計(jì)算巖心泡沫液體損害率。
[0041 ] 圖2所示為測(cè)試泡沫質(zhì)量(泡沫液體中氣體體積與總體積之比)為60 %的泡沫液體濾失情況。
[0042]如圖3所示，計(jì)算泡沫質(zhì)量可獲得泡沫質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系，可看出在濾失測(cè)試過(guò)程中泡沫質(zhì)量較穩(wěn)定維持在60%左右變化幅度不大，說(shuō)明濾失系統(tǒng)中用槳式攪拌器獲得的泡沫液體混合均勻，測(cè)試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器、回壓閥，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)嵌裝巖心，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，其特征在于:所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)同軸安裝攪拌器，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓泡沫液體動(dòng)濾失評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:所述攪拌器為槳式攪拌器。
4.一種采用如權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)濾失評(píng)價(jià)的方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測(cè)試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ? (2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力； (3)打開巖心尾部回壓閥，開始計(jì)時(shí)，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時(shí)，通過(guò)巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計(jì)量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積； (4)記錄時(shí)間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計(jì)時(shí)，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓,并泄去泡沫液體； (5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計(jì)量裝置和液體計(jì)量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測(cè)取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計(jì)算巖心泡沫液體損害率。
【文檔編號(hào)】G01N13/04GK103969160SQ201410163538
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】伊向藝, 李沁, 劉偉, 曹海濤, 孫駿, 單奕, 趙辛 申請(qǐng)人:伊向藝, 李沁, 劉偉