[发明专利]一种高参数压裂液性能测试评价装置

说明书

本发明公开了一种高参数压裂液性能测试评价装置，包括液态CO₂泵注单元、水基压裂液基液泵注单元、起泡剂泵注单元，CO₂泵注单元出口连接发泡及加热单元中泡沫发生器的气路进口；水基压裂液基液泵注单元的出口连接泡沫发生器的液路进口；起泡剂泵注单元通过一个分流三通分别连接CO₂泵注单元和水基压裂液基液泵注单元的出口管路；发泡及加热单元的出口通过三分支管路及阀门连接流变及摩阻测试单元、换热测试单元、滤失及岩心伤害测试单元；换热测试单元通过两分支管路及阀门连接流变及摩阻测试单元、滤失及岩心伤害测试单元；流变及摩阻测试单元与滤失及岩心伤害测试单元连接。

技术领域

本发明涉及油气田开发地质改造过程中压裂液性能测试的实验装置。

背景技术

随着国家经济的快速发展，能源消费水平特别是油气资源的消耗量也在逐年快速增长。2014年，我国全年净进口石油3.08亿吨，石油对外依存度达到59.5％；天然气进口量为590亿立方米，同比增长11.5％，对外依存度上升至32.2％，并且均呈现逐年上升的态势。我国已探明的人均石油剩余可采储量仅为世界平均储量的十分之一，而其中低渗透油气远景资源量分别占全国总资源量的49％和42.8％。未来我国油气产量中低渗透油气所占比例将持续增大。低渗—特低渗油气藏具有孔隙度低，可渗透性差的特点。这一地质特征决定了其油气勘探及开采的难度和费用巨大，必须采用先进的增产开采技术才能取得经济开采价值并实现增储上产。因此实施压裂改造技术正是解决现阶段我国油气开发过程中所面临困难的最有效手段之一。水力压裂技术应用最早始于1947年，在美国德克萨斯州开展了实验研究，并取得了增产效果，之后随着技术的逐渐进步，取得了很大的发展。水力压裂主要是通过地面高压泵组将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压，此压力在超过井底附近地应力及岩石的抗张强度后在地层形成裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使油气井达到增产增注的目的。近年来，国外将水力压裂技术广泛应用于低渗透率油气田的开发中，并起到了显著的作用。据统计，美国石油储量的25％～30％是通过压裂增产达到经济开采条件的。这种技术使原来没有工业价值的油气田成为了具有一定产能的油气田，其意义已远远超过了一口井的增产增注作用。一般来说，油气井在压裂之后，单井日产量要比压裂前高3～5倍。同时油气井产量一旦递减到压裂之前还可以进行重复压裂。

压裂液是压裂改造过程中应用到的具有一定黏度的液体，施工中压裂液作为一种载体输送支撑剂进入管道，输送至地层，然后深入裂缝，防止压后裂缝通道的闭合，扩展裂缝宽度以及产生并支撑长裂缝，进而形成高导流能力通道，同时，在地层中压裂液会从高粘度恢复到低粘度最终在开井后实现返排。另外地层压裂过程中压裂液的配伍性的好坏，会对整个压裂施工成功与否起到关键性的作用。

经过半个多世纪的发展，压裂液已由单一的纯植物胶体系发展到现在的包括泡沫压裂液、CO₂基压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等多体系的现状，但对于其性能的检测仍然存在若干需要解决的问题，主要表现在：目前还没有能模拟实际施工条件下泡沫压裂液的流变特性、换热特性、滤失及岩心伤害性能和泡沫压裂液可视化的气泡形态、尺寸及流型测试的多功能综合型实验系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现模拟工程施工工况条件下的高参数(≥30MPa，≥100℃)压裂液性能测试的实验装置。其中，压裂液包括水基压裂液、水基泡沫压裂液、干法压裂液液等；性能包括流变特性、摩阻特性、换热特性、滤失特性及岩心伤害性能、泡沫压裂液的可视化气泡形态和流型。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的。