[发明专利]一种二氧化碳无水压裂液流变性测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳无水压裂技术领域，具体涉及一种二氧化碳无水压裂液流变性测试系统及测试方法。

背景技术

近几年，二氧化碳无水压裂技术正在成为人们研究的一个热点。CO₂无水压裂技术主要是用CO₂无水压裂液(主要由液态CO₂和极少量化学添加剂混合形成)代替传统水基压裂液，具有“无水压裂”的特性，可明显消除常规压裂液对储层水敏和水锁伤害，提高压裂改造效果，并且压裂液无残渣，能够有效保护储层，同时节约大量的水资源。

然而，现有的常用压裂液流变性能测试的仪器主要针对常规液体压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液的流变特性，对专门测试这种气体压裂液的流变性能的系统与设备，现在市场上还没有成熟的产品销售。

因此，发明了本系统。本发明—二氧化碳无水压裂液流变性测试系统可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同添加剂配比、不同温度以及不同压力情况下的流变性能。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的设备及仪器配套问题，本发明的目的在于提供了一种二氧化碳无水压裂液流变性测试系统及测试方法，专门测试不同添加剂配比的二氧化碳无水压裂液在不同温度和不同压力下的流变性能。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种二氧化碳无水压裂液流变性测试系统，包括第一气瓶1和第二气瓶2，第一气瓶1和第二气瓶2分别通过第一阀3和第二阀4与气体净化器5的入口连接，气体净化器5的出口依次连接体积流量计6、制冷系统7和液态CO₂储罐8，其中制冷系统7和液态CO₂储罐8中间连接有第三阀9，液态CO₂储罐8出口同时连接有第四阀10、第一压力计12和第五阀11，第五阀11出口依次连接CO₂泵13、单向阀14和高压储液罐15，之后通过调压阀16控制压力和质量流量计17测量流量后连接流变仪测量单元18；在流变仪测量单元18上安装有第二压力计19和温度计20；同时流变仪测量单元18出口处连接有第六阀21和一台真空泵22。

根据需要选择气瓶即第一气瓶1和第二气瓶2的接入数量，同时气瓶口向下倾斜固定放置，便于CO₂气体更好的保存并液化输出。

所述气体净化器5是为了除去原始二氧化碳气体中混杂的水蒸气等杂质，提纯获得高精度二氧化碳气体。

所述液态CO₂储罐8在制冷系统7内，为制冷系统7一部分，能够储存部分液化后的液态CO₂。

所述CO₂泵13采用恒速恒压泵，可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量。最大工作压力尽量高，最好70MPa以上，从而可以模拟压裂施工时地层压力条件。

所述单向阀14可以有效防止CO₂泵13停泵后高压储液罐15内储存的CO₂回流。

所述高压储液罐15主要储存由CO₂泵13泵入的高压流体，最大承压载荷越大越好(最好70MPa以上)，且必须具有较好的承压能力；且高压储液罐15的容量最好是流变仪测量单元18容量的5-30倍。

所述调压阀16安装在高压储液罐15出口处，用于调节高压储液罐15与流变仪测量单元18之间的管路压力；且当CO₂泵13向高压储液罐15泵入流体时应处于关闭状态，防止高压储液罐15内二氧化碳溢出，同时当向抽空后的流变仪测量单元18输入流体时应处于打开状态，以便于调节管路压力。

所述质量流量计17安装尽量靠近流变仪测量单元18入口处，防止管线储留液态CO₂，造成计量误差。

所述流变仪测量单元18，采用哈克公司生产的高温高压流变仪(内含加热系统)，测量压裂液等流体流变性能时，可以根据需要，调节加热加压系统，控制测试温度与测试压力，用于模拟地下储层环境条件。

所述真空泵22用于测试前抽空流变仪测量单元18容器内的空气，同时形成真空，防止测量单元内部存在空气，对测量结果造成误差。

所述系统所有连接管线均采用316L管线，以防CO₂无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到流变仪测量单元18之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹。