一種高參數(shù)壓裂液性能測試評價(jià)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)地質(zhì)改造過程中壓裂液性能測試的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消費(fèi)水平特別是油氣資源的消耗量也在逐年快速增長。2014年，我國全年凈進(jìn)口石油3.08億噸，石油對外依存度達(dá)到59.5% ;天然氣進(jìn)口量為590億立方米，同比增長11.5%，對外依存度上升至32.2%，并且均呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢。我國已探明的人均石油剩余可采儲量僅為世界平均儲量的十分之一，而其中低滲透油氣遠(yuǎn)景資源量分別占全國總資源量的49%和42.8%。未來我國油氣產(chǎn)量中低滲透油氣所占比例將持續(xù)增大。低滲一特低滲油氣藏具有孔隙度低，可滲透性差的特點(diǎn)。這一地質(zhì)特征決定了其油氣勘探及開采的難度和費(fèi)用巨大，必須采用先進(jìn)的增產(chǎn)開采技術(shù)才能取得經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值并實(shí)現(xiàn)增儲上產(chǎn)。因此實(shí)施壓裂改造技術(shù)正是解決現(xiàn)階段我國油氣開發(fā)過程中所面臨困難的最有效手段之一。水力壓裂技術(shù)應(yīng)用最早始于1947年，在美國德克薩斯州開展了實(shí)驗(yàn)研究，并取得了增產(chǎn)效果，之后隨著技術(shù)的逐漸進(jìn)步，取得了很大的發(fā)展。水力壓裂主要是通過地面高壓栗組將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，隨即在井底附近形成高壓，此壓力在超過井底附近地應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度后在地層形成裂縫；繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和高導(dǎo)流能力的填砂裂縫，使油氣井達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。近年來，國外將水力壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于低滲透率油氣田的開發(fā)中，并起到了顯著的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國石油儲量的25%?30%是通過壓裂增產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)開采條件的。這種技術(shù)使原來沒有工業(yè)價(jià)值的油氣田成為了具有一定產(chǎn)能的油氣田，其意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一口井的增產(chǎn)增注作用。一般來說，油氣井在壓裂之后，單井日產(chǎn)量要比壓裂前高3?5倍。同時(shí)油氣井產(chǎn)量一旦遞減到壓裂之前還可以進(jìn)行重復(fù)壓裂。
[0003]壓裂液是壓裂改造過程中應(yīng)用到的具有一定黏度的液體，施工中壓裂液作為一種載體輸送支撐劑進(jìn)入管道，輸送至地層，然后深入裂縫，防止壓后裂縫通道的閉合，擴(kuò)展裂縫寬度以及產(chǎn)生并支撐長裂縫，進(jìn)而形成高導(dǎo)流能力通道，同時(shí)，在地層中壓裂液會從高粘度恢復(fù)到低粘度最終在開井后實(shí)現(xiàn)返排。另外地層壓裂過程中壓裂液的配伍性的好壞，會對整個(gè)壓裂施工成功與否起到關(guān)鍵性的作用。
[0004]經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，壓裂液已由單一的純植物膠體系發(fā)展到現(xiàn)在的包括泡沫壓裂液、0)2基壓裂液、油基壓裂液、清潔壓裂液等多體系的現(xiàn)狀，但對于其性能的檢測仍然存在若干需要解決的問題，主要表現(xiàn)在:目前還沒有能模擬實(shí)際施工條件下泡沫壓裂液的流變特性、換熱特性、濾失及巖心傷害性能和泡沫壓裂液可視化的氣泡形態(tài)、尺寸及流型測試的多功能綜合型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)模擬工程施工工況條件下的高參數(shù)(多30MPa，^ 100°c )壓裂液性能測試的實(shí)驗(yàn)裝置。其中，壓裂液包括水基壓裂液、水基泡沫壓裂液、干法壓裂液液等；性能包括流變特性、摩阻特性、換熱特性、濾失特性及巖心傷害性能、泡沫壓裂液的可視化氣泡形態(tài)和流型。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種高參數(shù)壓裂液性能的測試評價(jià)裝置，其特征在于，包括液態(tài)0)2栗注單元、水基壓裂液基液栗注單元、起泡劑栗注單元、發(fā)泡及加熱單元、換熱測試單元、流變及摩阻測試單元、濾失及巖心傷害測試單元，所述CO2栗注單元出口連接發(fā)泡及加熱單元中泡沫發(fā)生器的氣路進(jìn)口 ；所述水基壓裂液基液栗注單元的出口連接泡沫發(fā)生器的液路進(jìn)口 ；所述起泡劑栗注單元通過一個(gè)分流三通分別連接0)2栗注單元和水基壓裂液基液栗注單元的出口管路；所述發(fā)泡及加熱單元的出口通過三分支管路及閥門連接流變及摩阻測試單元、換熱測試單元、濾失及巖心傷害測試單元；所述換熱測試單元通過兩分支管路及閥門連接流變及摩阻測試單元、濾失及巖心傷害測試單元；所述流變及摩阻測試單元與濾失及巖心傷害測試單元連接。
[0008]上述方案中，所述的CO2栗注單元包括液態(tài)CO2儲罐，通過管道依次與截止閥、質(zhì)量流量計(jì)及液態(tài)CO2高壓栗串聯(lián)后再與泡沫發(fā)生器的氣路進(jìn)口相連；在高壓柱塞栗與泡沫發(fā)生器之間管道上連接CO2緩沖容器，緩沖器之后管道纏繞加熱帶。
[0009]所述的水基壓裂液基液栗注單元:溶液池通過管道依次與截止閥、齒輪栗、y型過濾器、流量計(jì)、高壓柱塞栗和止回閥串聯(lián)后再與泡沫發(fā)生器的液路進(jìn)口相連；在高壓柱塞栗與泡沫發(fā)生器之間管道上連接緩沖容器。
[0010]所述起泡劑栗注單元包括水罐，水罐通過管道依次與截止閥、y型過濾器、質(zhì)量流量計(jì)、柱塞式計(jì)量栗、高壓活塞容器和止回閥串聯(lián)后再通過分流三通分別與水基壓裂液基液栗注單元、CO2栗注單元的中間管道連接。
[0011]所述壓裂液發(fā)泡及加熱單元由泡沫發(fā)生器和加熱器組成，泡沫發(fā)生器出口連接加熱器。
[0012]所述換熱測試單元包括垂直換熱套管，其殼側(cè)通過冷卻循環(huán)栗、緩沖容器、流量計(jì)形成循環(huán)回路，管側(cè)出口通過三通分別連接流變及摩阻測試單元。
[0013]所述流變及摩阻測試單元包括緩沖容器，通過管道依次與高壓氣液混輸栗、流量計(jì)、換熱器、流變測試段連接形成循環(huán)回路；在循環(huán)回路旁路上連接高壓視窗容器。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1、0)2栗注單元、水基壓裂液基液栗注單元及起泡劑栗注單元均設(shè)置閉環(huán)流量控制程序，在遠(yuǎn)端控制面板上輸入所需流量值，傳輸至栗的變頻器上，使栗輸出所需流量。當(dāng)流量計(jì)檢測的流量發(fā)生波動時(shí)，通過控制程序自動調(diào)節(jié)變頻器輸出，從而使流量穩(wěn)定。
[0016]2、高壓柱塞栗出口安裝壓力控制程序，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定壓力時(shí)，程序反饋信號，實(shí)現(xiàn)自動停栗，確保系統(tǒng)和人員的安全。
[0017]3、低溫液態(tài)CO2儲罐通過質(zhì)量流量計(jì)直接連接CO 2高壓柱塞栗。CO 2栗注單元后方管道纏繞加熱帶，加熱低溫液態(tài)co2，防止遇水結(jié)冰。
[0018]4、流變及摩阻測試單元，采用閉合回路，當(dāng)壓裂液充滿回路時(shí)，啟動高壓氣液混輸栗，從而泡沫流體在閉合回路內(nèi)循環(huán)流動。
[0019]5、摩阻測試單元管道上設(shè)置50MPa的可視旁路，采用高速攝像技術(shù)記錄高壓的泡沫結(jié)構(gòu)形態(tài)及泡沫流體的流型。
[0020]6、巖心傷害測試單元采用閉合回路、循環(huán)剪切泡沫壓裂液測試其動態(tài)濾失特性，并且循環(huán)剪切部分與流變及摩阻測試單元公用高壓氣液混輸栗、高壓緩沖罐和流量計(jì)。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:V01.溶液池；V02.水罐；V03.液態(tài)CO2儲罐；P01.齒輪栗；P02.高壓柱塞栗；P03.柱塞式計(jì)量栗;P04.CO2高壓柱塞栗；Ε01.流量計(jì)；Ε02.電接點(diǎn)壓力表;Υ01、Υ02.y型過濾器;V04-V06.緩沖容器;Ε13.加熱帶;Ε12.泡沫發(fā)生器;Ε14.加熱器;Ε15.換熱套管；V07.緩沖容器；V08.高壓緩沖容器；V09.高壓可視容器；Ε16.低溫恒溫槽；Ε17.換熱器；Ρ06.冷卻循環(huán)水機(jī)；Ρ07.高壓氣液混輸栗；Ε09-Ε11.羅斯蒙特差壓變送器；Ε03.靜濾失巖心夾持器；Ε04.動濾失巖心夾持器；Ε05.氣液分離器；Ε06.氣液分離器；Ε07.電子天平；E08-F.皂膜流量計(jì)；E08-G.玻璃管流量計(jì)；VlL模擬地層水罐；V12.模擬油罐；V13.煤油罐；V14.活塞容器；Ρ09.平流栗；Ρ10.高壓恒流栗；Pll.手動壓力栗；V10.氮?dú)馄?；V17.燒杯；V15.氣體緩沖罐；V16.儲液箱；V18.清洗溶液池；V19.中間容器，B01、B02背壓閥
【具體實(shí)施方式】
[0024]參照圖1，一種用于油氣藏地質(zhì)改造的高參數(shù)壓裂液性能的測試評價(jià)裝置，由以下十個(gè)單元構(gòu)成:
[0025](1)0)2栗注單元
[0026]液態(tài)CO2儲罐V03出口依次連接截止閥、質(zhì)量流量計(jì)E01-FIC301、液態(tài)CO 2高壓柱塞栗P04，經(jīng)柱塞栗流出的液態(tài)0)2進(jìn)入壓裂液發(fā)泡及加熱單元中的泡沫發(fā)生器E12的一個(gè)入口，其中在CO2高壓柱塞栗P04的出口安裝電接點(diǎn)壓力表和安全閥，在柱塞栗P04之后管道通過一個(gè)三通連接起泡劑栗注單元的出口，并在此管道上安裝CO2緩沖容器和鋪設(shè)加熱帶；質(zhì)量流量計(jì)EOl與高壓柱塞栗P04通過程序組成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，時(shí)刻控制高壓栗的輸出，維持輸出流量穩(wěn)定。
[0027](2)水基壓裂液基液栗注單元
[0028]包括溶液池VO1、齒輪栗PO 1、高壓柱塞栗P02、流量計(jì)EO1-FIC101等。溶液池VOl出口管與齒輪栗POI連接，并形成循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)壓裂液基液的配制及攪拌剪切處理，攪拌栗出口連接I型過濾器、流量計(jì)和高壓柱塞栗P02，經(jīng)柱塞栗流出的壓裂液進(jìn)入壓裂液發(fā)泡及加熱單元中的泡沫發(fā)生器E12的另一個(gè)入口。在柱塞栗P02之后管道通過一個(gè)三通連接起泡劑栗注單元的出口 ；流量計(jì)EOl與高壓柱塞栗P02通過程序組成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，時(shí)刻控制高壓栗的輸出，維持輸出流量穩(wěn)定。
[0029](3)起泡劑栗注單元
[0030]包括水罐V02、連接水罐的Y型過濾器、質(zhì)量流量計(jì)E01-FIC201、與流量計(jì)形成閉環(huán)控制的柱塞式計(jì)量栗P03、連接柱塞式計(jì)量栗的活塞容器V14，最后通過分流三通分別連接CO2栗注單元和常規(guī)壓裂液基液栗注單元的出口管道，其中，中間容器V19用于給活塞容器V14填充液體，同樣管道上安裝止回閥和小型緩沖容器V05。
[0031](4)發(fā)泡及加熱單元
[0032]包括泡沫發(fā)生器E12，泡沫發(fā)生器出口通過加熱器E14，被一個(gè)三通分為兩路，一路連通換熱測試單元中的換熱套管E15;另一路管道通過分支管連接流變及摩阻測試單元、濾失及巖心傷害測試單元及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)出口的背壓閥B02，其中，在加熱器E14出口安裝測溫點(diǎn)，與加熱器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制加熱功率，使輸出流體溫度恒定。
[0033](5)換熱測試單元
[0034]包括垂直換熱套管E15、冷卻循環(huán)栗P06、緩沖容器V03和流量計(jì)E01-FR