高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣藏壓裂過(guò)程中，壓裂液向地層的濾失是不可避免的，由于壓裂液的濾失使得壓裂效率降低，造縫體積減小，同時(shí)，壓裂液會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生一定的傷害，因此研究壓裂液的濾失傷害特性對(duì)裂縫幾何參數(shù)的計(jì)算和對(duì)地層損害的認(rèn)識(shí)都是必不可少的。泡沫壓裂液是近些年發(fā)展起來(lái)的用于低壓低滲油氣層改造的新型壓裂液，其最大特點(diǎn)是易于返排、濾失少以及摩阻低等，研究表明，壓力、溫度、剪切速率等對(duì)泡沫壓裂液的流變特性影響顯著，而且在實(shí)際的壓裂過(guò)程中，泡沫壓裂液處于高溫、高壓、高剪切速率狀態(tài)，因此，泡沫壓裂液的濾失傷害特性必須在高溫、高壓、動(dòng)態(tài)剪切條件下進(jìn)行測(cè)試，這樣才能反映壓裂施工條件下真實(shí)的濾失和傷害情況，現(xiàn)有的泡沫壓裂液濾失傷害評(píng)價(jià)系統(tǒng)大多基于常規(guī)水基壓裂液濾失傷害系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不能模擬動(dòng)態(tài)剪切條件下泡沫液的動(dòng)態(tài)濾失和傷害，且測(cè)試的溫度和壓力范圍有限，不適用于高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害的評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，能夠有效模擬實(shí)際施工條件下泡沫壓裂液的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)濾失及傷害，能夠測(cè)試不同壓裂液體系、添加劑等對(duì)壓裂液動(dòng)靜態(tài)濾失性的影響，以及溫度、壓力、泡沫質(zhì)量對(duì)動(dòng)靜態(tài)濾失性和巖心傷害的影響。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]本發(fā)明公開(kāi)的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括用于制備高溫高壓泡沫壓裂液的供液?jiǎn)卧?，用于存?chǔ)及輸送高溫高壓泡沫壓裂液的動(dòng)力單元以及用于濾失量及傷害測(cè)試的濾失傷害單元；
[0006]所述供液?jiǎn)卧?，包括溶液池、第一高壓柱塞栗、二氧化碳?chǔ)罐、第二高壓柱塞栗、泡沫發(fā)生器及加熱器；溶液池的出液端與第一高壓柱塞栗的進(jìn)液端相連，二氧化碳儲(chǔ)罐的出液端與第二高壓柱塞栗的相連，第一高壓柱塞栗和第二高壓柱塞栗的出液端均連接至泡沫發(fā)生器的進(jìn)液端，泡沫發(fā)生器的出液端與加熱器相連；
[0007]所述動(dòng)力單元，包括模擬地層水罐、模擬油罐、平流栗、煤油罐、高壓恒流栗及活塞容器組，活塞容器組由相互并聯(lián)的1#活塞、2#活塞及3#活塞組成；模擬地層水罐和模擬油罐的出液端均通過(guò)管路與平流栗相連，平流栗通過(guò)管路連接至1#活塞，加熱器出液端的管路分支連接至活塞容器組；煤油罐一端與高壓恒流栗相連，另一端與活塞容器組相連；
[0008]所述濾失傷害單元，包括緩沖容器、氣液混輸栗、第一巖心夾持器、第二巖心夾持器及氣液分離器；加熱器的出液端通過(guò)管路與緩沖容器的進(jìn)液端相連，緩沖容器的出液端通過(guò)管路與氣液混輸栗相連，氣液混輸栗通過(guò)管路連接至第二巖心夾持器的入口端，第二巖心夾持器的出口端通過(guò)管路與氣液分離器相連；活塞容器組的出液端通過(guò)管路與第一巖心夾持器的入口端相連，第一巖心夾持器的出口端通過(guò)管路與氣液分離器相連。
[0009]在第一巖心夾持器的入口端通過(guò)三通閥分別連接有玻璃管流量計(jì)和皂膜流量計(jì)。
[0010]第一巖心夾持器的出口端通過(guò)四通閥連接有氮?dú)馄俊?br>[0011]氣液分離器通過(guò)管路連接有燒杯和電子天平。
[0012]在加熱器和緩沖容器之間的管路上分支出一條管路，在該管路上依次設(shè)有背壓閥、分尚器和氣體緩沖罐，在分尚器底部設(shè)有儲(chǔ)液箱。
[0013]第一巖心夾持器和第二巖心夾持器均通過(guò)管路與手動(dòng)壓力栗相連。
[0014]在第二巖心夾持器與氣液分離器相連的管路上設(shè)有回壓閥。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明構(gòu)建了高參數(shù)的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由供液?jiǎn)卧?dòng)力單元及濾失傷害單元組成，供液?jiǎn)卧軌螂S時(shí)制備得到實(shí)驗(yàn)所需的泡沫壓裂液，然后由動(dòng)力單元完成儲(chǔ)存與輸送，本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，各個(gè)單元配合工作，能夠在濾失傷害單元模擬實(shí)際工況條件下研究C02干法/泡沫壓裂液的動(dòng)態(tài)濾失速度、濾失量、濾失系數(shù)隨溫度、壓力、剪切速率、泡沫質(zhì)量等因素的變化規(guī)律；能夠通過(guò)模擬co2干法/泡沫壓裂液在人工裂縫附近的壓力分布，確定壓裂液濾失帶厚度及累計(jì)濾失量等參數(shù)隨濾失時(shí)間的變化；能夠通過(guò)對(duì)濾失前后巖心滲透率的測(cè)量，得出壓裂液對(duì)于巖心的動(dòng)態(tài)濾失傷害率，并研究傷害率受溫度、壓力、泡沫質(zhì)量等因素的影響規(guī)律；綜合泡沫壓裂液的巖心傷害、濾失及泡沫壓裂液的有效粘度特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)于壓裂液體系的優(yōu)化及篩選。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]其中，1為溶液池；2為高壓柱塞栗1 ;3為二氧化碳儲(chǔ)罐；4為高壓柱塞栗2 ;5為泡沫發(fā)生器；6為加熱器；7為緩沖容器；8為氣液混輸栗；9為模擬地層水罐；10為模擬油罐；11為平流栗；12為煤油罐；13為高壓恒流栗；14為活塞容器；15為手動(dòng)壓力栗；16為氮?dú)馄浚?7為巖心夾持器1 ;18為玻璃管流量計(jì)；19為皂膜流量計(jì)；20為巖心夾持器2 ;21為氣液分離器；22為燒杯；23為電子天平；24為氣體緩沖罐；25為儲(chǔ)液箱；26為分離器；27為四通閥；28為回壓閥；29為背壓閥。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0020]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括用于制備高溫高壓泡沫壓裂液的供液?jiǎn)卧糜诖鎯?chǔ)及輸送高溫高壓泡沫壓裂液的動(dòng)力單元以及用于濾失量及傷害測(cè)試的濾失傷害單元；
[0021]所述供液?jiǎn)卧?，包括溶液?、第一高壓柱塞栗2、二氧化碳儲(chǔ)罐3、第二高壓柱塞栗4、泡沫發(fā)生器5及加熱器6 ;溶液池1的出液端與第一高壓柱塞栗2的進(jìn)液端相連，二氧化碳儲(chǔ)罐3的出液端與第二高壓柱塞栗4的相連，第一高壓柱塞栗2和第二高壓柱塞栗4的出液端均連接至泡沫發(fā)生器5的進(jìn)液端，泡沫發(fā)生器5的出液端與加熱器6相連；
[0022]所述動(dòng)力單元，包括模擬地層水罐9、模擬油罐10、平流栗11、煤油罐12、高壓恒流栗13及活塞容器組14，活塞容器組14由相互并聯(lián)的1#活塞、2#活塞及3#活塞組成；模擬地層水罐9和模擬油罐10的出液端均通過(guò)管路與平流栗11相連，平流栗11通過(guò)管路連接至1#活塞，加熱器6出液端的管路分支連接至活塞容器組14 ;煤油罐12 —端與高壓恒流栗13相連，另一端與活塞容器組14相連；
[0023]所述濾失傷害單元，包括緩沖容器7、氣液混輸栗8、第一巖心夾持器17、第二巖心夾持器20及氣液分離器21 ;加熱器6的出液端通過(guò)管路與緩沖容器7的進(jìn)液端相連，緩沖容器7的出液端通過(guò)管路與氣液混輸栗8相連，氣液混輸栗8通過(guò)管路連接至第二巖心夾持器20的入口端，第二巖心夾持器20的出口端通過(guò)管路與氣液分離器21相連；活塞容器組14的出液端通過(guò)管路與第一巖心夾持器17的入口端相連，第一巖心夾持器17的出口端通過(guò)管路與氣液分離器21相連。在第一巖心夾持器17的入口端通過(guò)三通閥分別連接有玻璃管流量計(jì)18和皂膜流量計(jì)19。第一巖心夾持器17的出口端通過(guò)四通閥27連接有氮?dú)馄?6。氣液分離器21通過(guò)管路連接有燒杯22和電子天平23。第一巖心夾持器17和第二巖心夾持器20均通過(guò)管路與手動(dòng)壓力栗15相連。在第二巖心夾持器20與氣液分離器21相連的管路上設(shè)有回壓閥28。
[0024]在加熱器6和緩沖容器7之間的管路上分支出一條管路，在該管路上依次設(shè)有背壓閥29、分尚器26和氣體緩沖罐24，在分尚器26底部設(shè)有儲(chǔ)液箱25。
[0025]本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)《中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5107-1995)》，供液?jiǎn)卧皠?dòng)力單元主要實(shí)現(xiàn)泡沫壓裂液的制備和供給；濾失傷害測(cè)試單元主要實(shí)現(xiàn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)剪切條件下的濾失量的測(cè)試和傷害測(cè)試，動(dòng)態(tài)測(cè)試主要由氣液混輸栗提供動(dòng)力，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的壓力范圍為0-50MPa，溫度范圍為室溫-180°C。
[0026]本發(fā)明的系統(tǒng)在使用時(shí):
[0027]供液?jiǎn)卧饕獮闉V失傷害測(cè)試提供高溫高壓的泡沫壓裂液，具體的實(shí)現(xiàn)方式如下所述:兩臺(tái)高壓柱塞栗2和4分別將水基壓裂液和液態(tài)0)2栗入實(shí)驗(yàn)管路并經(jīng)過(guò)泡沫發(fā)生器5混合均勻后，進(jìn)入加熱器6，加熱功率可調(diào)，系統(tǒng)的壓力由背壓閥調(diào)節(jié)，泡沫壓裂液在被加熱到所需的溫度后，將其注入2#和3#活塞容器中進(jìn)行靜態(tài)濾失測(cè)試，或?qū)⑵涑錆M緩沖容器7及循環(huán)剪切管路進(jìn)行動(dòng)態(tài)濾失測(cè)試。此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)靜態(tài)濾失測(cè)試，靜態(tài)濾失測(cè)試具體實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0028]采用高壓恒流栗13驅(qū)動(dòng)活塞容器14的活塞上行，泡沫壓裂液進(jìn)入第一巖心夾持器17的入口端，同時(shí)采用回壓閥28調(diào)整第一巖心夾持器17兩端的壓差，使泡沫液在
3.5MPa的壓差下進(jìn)行濾失，部分壓裂液在巖心端面沉積形成濾餅，部分壓裂液濾失通過(guò)巖心，通過(guò)巖心的濾液先進(jìn)入氣液分離器，分離出的氣體由氣體流量計(jì)計(jì)量，可根據(jù)氣體流量大小對(duì)兩個(gè)不同量程的氣體流量計(jì)進(jìn)行選擇，濾液進(jìn)入燒杯22，液體的濾失量由電子天平23實(shí)時(shí)記錄并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，此即為靜態(tài)濾失的過(guò)程。
[0029]動(dòng)態(tài)濾失測(cè)試實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0030]當(dāng)泡沫壓裂液充滿緩沖容器7及循環(huán)剪切管路后，采用氣液混輸栗8模擬動(dòng)態(tài)濾失前的預(yù)循環(huán)剪切，氣液混輸栗8的流量可以實(shí)現(xiàn)精確控制，設(shè)置相應(yīng)的流量，使泡沫液在循環(huán)管路中以一定的剪切速率進(jìn)行剪切，預(yù)剪切循環(huán)時(shí)間為5min，其后進(jìn)入第二巖心夾持器20的入口端，第二巖心夾持器20為動(dòng)態(tài)濾失巖心夾持器，可保證巖心端面充分暴露在泡沫壓裂液中，使泡沫壓裂液循環(huán)剪切通過(guò)巖心的端面，同時(shí)調(diào)整回壓閥28進(jìn)行濾失壓差調(diào)節(jié)，保證在3.5MPa的壓差下濾失，濾出的液體和氣體量采用與靜態(tài)濾失相同