[发明专利]支撑剂短期导流能力的测试方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及支撑剂领域，具体而言，涉及支撑剂短期导流能力的测试方法和装置。

背景技术

短期导流能力是评价支撑剂的压裂性能的一个重要参数。相关技术中，通常采用中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6302—2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》测试支撑剂的短期导流能力。

上述方法的测试原理是：以液体为实验流体，使其在某一闭合压力（加载在支撑剂填充层上的闭合压力）下流过支撑剂填充层，并且测量支撑剂的填充缝宽、厚度、压差和流量，再利用达西渗流定律计算出支撑剂填充层的导流能力。其中，由于液体在支撑剂填充层中的流动状态更接近层流状态，因而可以运用达西渗流定律计算导流能力。

但是，由于气体在支撑剂填充层中的流动不是层流状态，因此利用上述方法得到的导流能力不能准确评价支撑剂导流气体的能力。而相关技术中还没有一种测试支撑剂对气体的短期导流能力的方法，通常是采用上述方法得到的结果做参考。可见，研究一种测试支撑剂对气体的短期导流能力的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供支撑剂短期导流能力的测试方法和装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了支撑剂短期导流能力的测试方法，包括下列步骤：

向待测的支撑剂填充层加载闭合压力p，再稳定；

在稳定之后，测量支撑剂填充层的填充宽度W和填充厚度W_f；

在稳定之后，使实验气体从支撑剂填充层的长度方向的一端流入，并穿过支撑剂填充层的内部，从支撑剂填充层的长度方向的另一端流出；

在实验气体流动的过程中，测量实验气体在流入支撑剂填充层之前的压力p₁，测量实验气体在流出支撑剂填充层之后的压力p₂，测量实验气体在流出支撑剂填充层之后的体积流量Q₀，测量压力p₁的测量点与压力p₂的测量点之间的距离L；

根据以上测量数据及以下公式计算得到支撑剂的渗透率初值K₀：

其中p₀为大气压，μ为实验气体的粘度；

根据以下公式计算得到支撑剂的非达西渗流系数β：β=b/K₀^a，其中，a、b为支撑剂的粒径的两个相关系数；

根据以下公式计算得到待测的支撑剂的短期导流能力kW_f：

其中，ρ_g为实验气体的密度。

在本发明的实施例中还提供了用于上述支撑剂短期导流能力的测试方法的测试装置，包括：

导流室，导流室填充有待测的支撑剂；导流室的长度方向的一端连接储气室，与储气室相对的另一端连接气体流量计；储气室与导流室之间通过第一阀门连接，第一阀门与导流室之间设有第一压力传感器，导流室与气体流量计之间设有第二压力传感器；

导流室用于：向支撑剂填充层加载闭合压力p；

第一压力传感器用于：测量压力p₁；

第二压力传感器用于：测量压力p₂；

气体流量计用于：测量体积流量Q₀。

本发明上述实施例的支撑剂短期导流能力的测试方法和装置，

可用于准确测试支撑剂对气体的短期导流能力，为支撑剂用于气体开发提供了准确的理论值，其测试原理具体为：

利用现有技术中立方体形的支撑剂填充层，同时利用气体的流动状态为非达西渗流的特点，以气体为实验流体，进行测试。首先在第一步中，对填充层施加压力，再稳定。第二步中，获得了填充层的填充宽度W和填充厚度W_f。第三步中，模拟实验气体在填充层中的流通过程。第四步中，获得了p₁、p₂、Q₀和L。最后根据福希海默（Forchhimer）非达西渗流理论以及渗透率初值K₀的定义以及非达西渗流系数β的定义β=b/K₀^a，计算得到支撑剂对气体的短期导流能力kW_f。

本发明上述实施例的支撑剂短期导流能力的测试可以用于上述测试方法，因此可达到与上述方法相同的技术效果，其使用方法为：