一種多功能致裂模擬測試系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣開發(fā)技術領域，特別涉及一種多功能致裂模擬測試系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]由于非常規(guī)天然氣進行直接開采十分困難，通過壓裂技術(水力壓裂、0)2壓裂)對油氣儲層進行改造成為最切實有效的手段之一。鑒于壓裂技術在油氣開采中的重要性，研制一種能分別進行水力壓裂、純CO2壓裂、改進的CO2壓裂(添加有化學試劑)的多功能壓裂致裂模擬測試系統(tǒng)，并借助該系統(tǒng)對起裂壓力、致裂效果進行系統(tǒng)的研究，就顯得尤為重要?，F(xiàn)有的壓裂致裂模擬測試系統(tǒng)存在功能單一(通常僅能進行水力壓裂)、結(jié)構復雜等缺點，且在進行0)2壓裂時沒有設計相應的化學試劑供應裝置，同時由于簡化過多而忽略了許多重要的細節(jié)問題(如未考慮壓裂液以及添加化學試劑對栗的腐蝕)，并且缺乏采用綜合手段對致裂效果進行評價的功能，而給壓裂致裂試驗研究的開展帶來極大不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術功能單一、結(jié)構復雜、在進行CO2壓裂時沒有設計相應的化學試劑供應裝置、由于簡化過多而忽略細節(jié)問題(如未考慮壓裂液及添加化學試劑對栗的腐蝕)、缺乏對致裂效果進行綜合評價的功能等缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種多功能致裂模擬測試系統(tǒng)，能分別進行水力壓裂與CO2壓裂，并借助該系統(tǒng)對起裂壓力、致裂效果等進行系統(tǒng)的研究。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種多功能致裂模擬測試系統(tǒng)，包括一號氣瓶1、二號氣瓶2、小型盛水容器13和大型盛水容器25，其中一號氣瓶I的出口通過一號閥3與過濾器5的入口連接，二號氣瓶2的出口通過二號閥4與過濾器5的入口連接，過濾器5與低溫浴槽7的入口連接且連接管路上有流量計6，低溫浴槽7的出口與攪拌容器19的進氣口連接且連接管路上依次設置有一號溫度傳感器8、一號栗9、一號安全閥10和一號單向閥11 ;小型盛水容器13設置在一號天平12上，小型盛水容器13通過管道與小型活塞容器16連接且連接管道上依次設置有三號閥14和二號栗15，小型活塞容器16與攪拌容器19的進水口連接且連接管道上依次設置有二號安全閥17和二號單向閥18 ;攪拌容器19中部的采樣口通過管道與巖樣室36連接且連接管道上依次設置有一號加熱器20、二號溫度傳感器21、一號壓力表22和四號閥23 ;大型盛水容器25設置在二號天平24上，大型盛水容器25通過管道與與大型活塞容器28連接且連接管道上依次設置有五號閥26和三號栗27，大型活塞容器28與巖樣室36連接且連接管道上依次設置有三號安全閥29、三號單向閥30、二號加熱器31、三號溫度傳感器32、二號壓力表33和六號閥34，巖樣室36位于三軸加載裝置37上，三軸加載裝置37上布置有聲發(fā)射監(jiān)測裝置38。
[0006]本發(fā)明設置有多個氣瓶，可根據(jù)需要靈活的選擇氣瓶即一號氣瓶1、二號氣瓶2的接入數(shù)量，同時氣瓶口向下傾斜固定放置，便于0)2氣體更好的保存并液化輸出。
[0007]所述過濾器5為氣體過濾器，其目的是為了除去原始CO2中混雜的雜質(zhì)，提純獲得高精度CO2。
[0008]所述四號閥23后的管道與六號閥34后的管道并聯(lián)后與巖樣室36連接，且連接管道上設置四號溫度傳感器35。
[0009]所述流量計6、一號溫度傳感器8、二號溫度傳感器21、三號溫度傳感器32、四號溫度傳感器35、一號壓力表22和二號壓力表33均連接數(shù)據(jù)采集控制卡，用于對管道內(nèi)的流量、溫度、壓力進行實時監(jiān)控，并有效采集數(shù)據(jù)。
[0010]所述一號安全閥10、二號安全閥17、三號安全閥29是為了保護管道與儀表，防止栗壓力過大損害管道或儀表。
[0011]所述一號單向閥11、二號單向閥18、三號單向閥30是為了防止CO2、化學試劑、水力壓裂液等的回流。
[0012]所述一號天平12、二號天平24均為精密數(shù)字天平是為了測定盛水容器的排量，并經(jīng)過換算得出輸出壓裂液的體積。
[0013]所述小型活塞容器16和大型活塞容器28均由水槽40、活塞41、壓裂液槽39組成，其中水槽40在下方，壓裂液槽39在上方，活塞41位于水槽40和壓裂液槽39之間。小型活塞容器16和大型活塞容器28是為了防止直接輸送化學試劑、水力壓裂液對栗造成損害，而采用清水推動壓裂液槽39中的化學試劑、水力壓裂進行輸送。
[0014]所述攪拌容器19為密閉保溫攪拌容器，是為了使0)2與化學試劑能有效混合，使得溶解更充分。
[0015]所述一號加熱器20、二號加熱器31為精密數(shù)字化控制的表面加熱器，是為了對壓裂液進行加溫，以使壓裂液在不同溫度下顯示不同的特性。
[0016]所述巖樣室36與三軸加載裝置37是為了對巖樣進行三軸加載，以模擬地層受力條件。
[0017]所述聲發(fā)射監(jiān)測裝置38為美國物理聲學公司生產(chǎn)的聲發(fā)射監(jiān)測裝置，是為了對三軸壓縮過程中巖樣室的巖樣的聲發(fā)射信號進行實時米集，并配合一號壓力表22、二號壓力表33的讀數(shù)變化以判別起裂壓力，且兼具有對致裂效果初步評價的功能。
[0018]所述系統(tǒng)所有連接管線均采用316L管線，以防壓裂液對管線的酸性腐蝕；且連接低溫浴槽7到四號溫度傳感器35的管道均用保溫材料纏繞包裹。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠根據(jù)需要選擇支路分別進行水力壓裂、純CO2壓裂、改進的0)2壓裂(添加有化學試劑)模擬測試。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明結(jié)構示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明中小型活塞容器16、大型活塞容器28的具體結(jié)構示意圖，它們結(jié)構相同，尺寸不同。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0023]如圖1所不，本發(fā)明一種多功能致裂模擬測試系統(tǒng)，包括一號氣瓶1、二號氣瓶2、一號閥3、二號閥4、過濾器5、流量計6、低溫浴槽7、一號溫度傳感器8、一號栗9、一號安全閥10、一號單向閥11、一號天平12、小型盛水容器13、三號閥14、二號栗15、小型活塞容器16、二號安全閥17、二號單向閥18、攪拌容器19、一號加熱器20、二號溫度傳感器21、一號壓力表22、四號閥23、二號天平24、大型盛水容器25、五號閥26、三號栗27、大型活塞容器28、三號安全閥29、三號單向閥30、二號加熱器31、三號溫度傳感器32、二號壓力表33、六號閥34、四號溫度傳感器35、巖樣室36、三軸加載裝置37、聲發(fā)射監(jiān)測裝置38。一號氣瓶1、二號氣瓶2分別通過一號閥3、二號閥4與過濾器5的入口連接；過濾器5的出口通過管道依次與流量計6、低溫浴槽7、一號溫度傳感器8、一號栗9、一號安全閥10、一號單向閥11相連接；一號天平12與小型盛水容器13通過平面相接觸；小型盛水容器13通過管道與小型活塞容器16連接且連接管道上依次設置有三號閥14和二號栗15，小型活塞容器16與攪拌容器19的進水口連接且連接管道上依次設置有二號安全閥17和二號單向閥18。攪拌容器19中部的采樣口通過管道與巖樣室36連接且連接管道上依次設置有一號加熱器20、二號溫度傳感器21、一號壓力表22和四號閥23 ;大型盛水容器25設置在二號天平24上，大型盛水容器25通過管道與與大型活塞容器28連接且連接管道上依次設置有五號閥26和三號栗27，大型活塞容器28與巖樣室36連接且連接管道上依次設置有三號安全閥29、三號單向閥30、二號加熱器31、三號溫度傳感器32、二號壓力表33和六號閥34，巖樣室36位于三軸加載裝置37上，通過平面相接觸，三軸加載裝置37表面布置有聲發(fā)射監(jiān)測裝置38。四號閥23后的管道與六號閥34后的管道并聯(lián)后與巖樣室36連接，且連接管道上設置四號溫度傳感器35。
[0024]0)2壓裂支路工作時，將一號閥3、二號閥4、一號栗9、三號閥14、二號栗15、四號閥23處于打開狀態(tài)，一號氣瓶1、二號氣瓶2中的032分別通過一號閥3、二號閥4進入過濾器5，經(jīng)過濾器5過濾后依次流經(jīng)流量計6、低溫浴槽7、一號溫度傳感器8、一號栗9、一號安全閥10、一號單向閥11 ;同時一號天平12用來測量小型盛水容器13中水的質(zhì)量，小型盛水容器13中的水通過管道流經(jīng)三號閥14、二號栗15而后進入小型活塞容器16的下部，通過小型活塞容器16中的活塞運動而使容器上部的化學試劑流經(jīng)二號安全閥17、二號單向閥18，而后在攪拌容器19與流經(jīng)一號單向閥11的0