[发明专利]一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置及工作方法

权利要求书

1.一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，该装置包括产气部、压裂液储存部、均与产气部和压裂液储存部相连的泡沫发生器、支撑剂储罐和模拟裂缝板；

所述的产气部包括沿气体扩散方向依次连接的气瓶、气体流量计和单向阀；

所述的压裂液储存部包括可控制压裂液流出流量的装置；

所述产气部产生的气体和压裂液储存部产生的液体经气泡发生器作用产生压裂液泡沫，所述的压裂液泡沫流入所述支撑剂储罐的顶部；

在支撑剂储罐的底部设置有模拟裂缝板，在所述模拟裂缝板的末端设置有回压阀；在所述支撑剂储罐的顶部设置有压力表。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述泡沫发生器与支撑剂储罐通过连接管线相连，所述连接管线为内径3～6mm的不锈钢管线。

3.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述泡沫压裂液动态携砂能力评价装置还包括计算机和微观摄像机；在所述模拟裂缝板上设置有微观摄像机，所述微观摄像机与所述计算机相连，用于采集、储存、分析所述模拟裂缝内泡沫压裂液携砂的参数，以评价所述模拟裂缝内泡沫压裂液携砂能力。

4.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述可控制压裂液流出流量的装置包括由平流泵驱动的用于容纳压裂液的中间容器。

5.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述模拟裂缝板所形成裂缝的厚度为1-3mm；所述支撑剂为粒径0.1mm～0.9mm的支撑剂颗粒。

6.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述支撑剂储罐为长方体结构，所述支撑剂储罐内部标有体积刻度，作用是存放支撑剂颗粒，也用于计量实验过程中压裂液携带走的支撑剂体积；其带有体积刻度一面及相对面为耐压钢化玻璃，其余面为不锈钢；所述支撑剂储罐的内腔的高度为20cm～40cm，体积为20mL～160mL。

7.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述模拟裂缝板包括上下两块耐压钢化玻璃板，在所述钢化玻璃板的四周采用不锈钢嵌套密封；所述模拟裂缝板中裂缝的纵切面为长方形、楔形或折线形。

8.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，所述泡沫压裂液中气体体积占比应控制在50％～90％。

9.根据权利要求1所述的一种泡沫压裂液动态携砂能力评价装置，其特征在于，在所述模拟裂缝板的末端，且在回压阀的上游设置有滤网。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述泡沫压裂液动态携砂能力评价装置的工作方法，包括步骤如下：

(1)连接设备，启动计算机；

(2)向支撑剂储罐填充测试用支撑剂，在中间容器内加入泡沫压裂液基液，将回压阀过流压力升高到测试压力；

(3)打开平流泵开关并调节泵注速度，打开气瓶开关及气体流量计开关，调剂气体流速，控制泡沫压裂液的产生量；

(4)从模拟裂缝板中出现泡沫流体开始计时，记录测试时间段△t内，支撑剂储罐中支撑剂的减少量，即泡沫压裂液的携砂体积V，cm³，采用透明方格纸采集支撑剂在模拟裂缝板的单条裂缝中的分布数据：包括支撑剂的运移最远距离l_max，cm，以及支撑剂在单条裂缝中的分布状态，同时采用微观摄像机观测模拟裂缝板内支撑剂与泡沫压裂液基液的相互作用；

(5)计算并对比不同泡沫压裂液的携砂能力参数，包括：

①泡沫压裂液单位时间内的携砂质量M，g/min，计算公式为：其中ρ_堆为支撑剂的堆积密度，g/cm³；

②支撑剂颗粒运移地最远距离l_max，cm；

③支撑剂颗粒平均铺置密度ρ_铺，g/cm²，计算公式为：其中w为裂缝宽度，cm。