[发明专利]压裂液悬砂能力评价装置及评价方法

说明书

本发明提供一种压裂液携砂能力评价装置及评价方法，装置包括可视化悬砂测定容器；支撑剂质量测量系统包含支撑剂托盘、重量传感器、升降器、计时控制器，支撑剂托盘位于悬砂测定容器内筒的内部且与重量传感器和升降器连接，计时控制器用于计量支撑剂沉降过程的时间；数据采集处理系统用于采集所述支撑剂质量测量系统中得到的信号且通过软件转换输出实时数据曲线。本发明能在不同温度的条件下开展不同粒径支撑剂在不同砂液比的携砂液中的悬砂及沉降机理实验研究，能定量、准确、实时给出支撑剂沉降量与沉降时间的相关关系，进而得出支撑剂在携砂液中的沉降及悬砂变化规律，为压裂液及支撑剂的优选评价、压裂方案的优化提供实验数据支持。

技术领域

本发明涉及油气藏水力压裂增产改造技术领域，更具体地涉及一种压裂液的悬砂能力评价装置及评价方法。

背景技术

水力压裂改造的目标就是在地层中形成有效的高导流能力裂缝系统，而支撑剂则是形成高导流能力裂缝系统中核心的载体之一，能否将一定浓度的支撑剂顺利输送到裂缝系统并铺置在预定的理想位置上，直接决定了裂缝的有效导流能力及整个压裂施工的有效性及成败。支撑剂在压裂过程中和压后裂缝闭合过程中的悬浮状况及沉降特性，不仅影响到压裂施工过程中压裂液的有效携砂、施工过程中砂液比的提高等，而且影响支撑剂在裂缝系统中的铺置及最终分布情况、裂缝系统的支撑效率及压后裂缝导流能力的有效性。由此可见，对于支撑剂在压裂液中的悬浮、沉降、携砂能力的准确测试评价是非常重要的，是支撑剂优化选择的最基本指标，也是压裂优化设计及压裂施工时重点考虑的关键因素之一。

目前实验室内对支撑剂在压裂液中的悬浮及沉降性能的测试评价方法主要有单颗粒支撑剂沉降法和携砂液悬砂性能测试法两种方式。

单颗粒的支撑剂沉降法的主要思路是测量单颗粒支撑剂在压裂液中的沉降速度，具体操作步骤为：首先配制好待测压裂液，将配好的压裂液加入到一定容积的量筒等实验器皿中，再将单颗支撑剂颗粒加入待测压裂液中，若有温度要求，则把量筒置入恒温水浴中，最后在静态状态下观察并测定支撑剂颗粒在压裂液中沉降至容器底部所需时间并计算出沉降速，进而定性分析评价目标压裂液的悬砂性能。然而，虽然该方法简单易操作，但无法反映携砂液中携带的不同浓度群体支撑剂的悬砂性能，与压裂施工实际情况也有一定差距。

目前在实验室内最常用的支撑剂悬砂性能测试方法是在静止状态下测定携砂液中不同砂浓度的支撑剂完全沉降的速度，该方法比起单颗粒的支撑剂沉降法更能客观的反映压裂液中支撑剂的沉降及悬砂特性，更接近压裂实际情况，具体操作步骤为：首先将压裂液与支撑剂按一定比例进行混合，配制成一定砂液比(或砂浓度)的待测携砂液，将配好的携砂液加入到一定容积的量筒等实验器皿中，若有温度要求，则把量筒置入恒温水浴中，在静态状态下观察并测定支撑剂在携砂液中全部沉降所需的时间，进而定性的评价分析压裂液的悬砂性能。

压裂液类型、携砂液浓度、支撑剂颗粒大小、实验温度等因素均对支撑剂悬/携砂性能有很大的影响；采用目前常用的单颗粒支撑剂沉降法及携砂液悬砂性能测试法，只能得出单颗粒支撑剂的沉降速度和携砂液中支撑剂完全沉降的速度指标，该指标只能从宏观角度、间接地反映支撑剂在压裂液体系中的悬浮情况，而不能定量的、准确的、实时的给出不同实验温度条件下携砂液中支撑剂的沉降变化规律，进而直接影响到压裂液及支撑剂的优选、压裂方案的优化及压裂施工的有效性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种压裂液悬砂能力评价装置及评价方法，能在不同实验温度条件下，开展不同粒径支撑剂在不同砂液比的携砂液中的悬砂及沉降机理实验研究，能定量的、准确的、实时的给出支撑剂沉降量与沉降时间的相关关系，得出支撑剂在携砂液中的沉降及悬砂变化规律，实现对同一条件下(温度、颗粒粒径、砂液比)不同压裂液的悬砂能力的测定，且测试操作过程简单，能为压裂液及支撑剂的优选评价、压裂方案的优化提供了良好的理论及实验数据支持。

为达上述目的，本发明提供一种压裂液携砂能力评价装置，其包括：

可视化悬砂测定容器，包括：悬砂测定容器内筒和外筒；