[发明专利]一种支撑剂的缝内摩擦系数测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种支撑剂的缝内摩擦系数测试装置及测试方法，属于油气井压裂增产领域。该装置包括：支撑剂存储件，支撑剂存储件包括相连通的存储部和输出部，存储部上设置有阀门，输出部的长度可调。透明的可视化裂缝件，设置在支撑剂存储件的下方，可视化裂缝件上设置有与输出部的出口相连通的模拟裂缝。数据采集及处理装置，用于实时采集待测支撑剂在模拟裂缝中形成的砂堤的高度和宽度，并获取高度与1/2的宽度的比值，输出并作为待测支撑剂的缝内摩擦系数。该装置能够高效、准确地获取支撑剂在裂缝内的摩擦系数，便于评价不同种类的支撑剂在裂缝内运动时的摩擦力大小及支撑剂的圆球度，为油气井压裂施工对支撑剂的选择提供技术支持。

技术领域

本发明涉及油气井压裂增产领域，特别涉及一种支撑剂的缝内摩擦系数测试装置及测试方法。

背景技术

压裂增产是低渗透油气井开采增产的重要措施。在压裂施工时，需要压裂液将支撑剂携带进入压裂地层的裂缝中，以保证在压裂施工后裂缝不因地层的应力释放而闭合，从而油气可由裂缝进入油气井内，使油气的产量提高。近年来，主要使用大排量、低粘度、低砂比的滑溜水作为压裂液的体积压裂技术，但滑溜水的携砂性能差，支撑剂的沉降速度快，导致前期泵入的支撑剂快速沉降在近井地带的裂缝底部，并形成砂堤，在大量滑溜水的作用下，后期泵入的支撑剂在砂堤上向前滚动及推进。上述过程中，支撑剂之间相互摩擦，如果支撑剂间的摩擦系数大时，则易导致大量支撑剂堆积在近井地带，而当支撑剂间的摩擦系数小时，则利于支撑剂向裂缝深部运移，从而能有效地在裂缝深部形成高导流能力的裂缝。所以，对于某一种支撑剂来说，在将其用于压裂施工之前，如果能评价其在体积压裂的裂缝内的相互摩擦系数，将能够对后续体积压裂施工设计提供有力的实验支撑。

现有技术通过使用一种可以测量固体物料之间的摩擦系数的装置来评价支撑剂的缝内摩擦系数，该装置包括台架、固定在台架上的下料框、设置在下料框上的上料框，下料框外侧壁上设置有托料板，上料框和下料框的内腔垂直贯通，形成物料填充腔。该装置还包括设置在上料框顶部的压料盖及压料重物、固定在台架上的滑轮支架及导向滑轮、拉绳，拉绳绕过导向滑轮，拉绳的一端与上料框的外侧壁连接，另一端挂有牵拉重物。采用该装置进行测量时，上料框在牵拉重物的拉力下移动，与下料框之间发生位移，实现了上下料框物料间的相对运动，通过两料框处于满载和空载下的移动所需拉力的差值来测定物料间的内摩擦力，然后根据摩擦力计算公式，得出物料的内摩擦系数。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的装置只能测量支撑剂在大体积空间内的相互运动的摩擦系数，不能测量支撑剂在裂缝内相互运动的摩擦系数。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能够测量支撑剂在裂缝内的摩擦系数的装置及测试方法。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种支撑剂的缝内摩擦系数测试装置，所述装置包括：支撑剂存储件，所述支撑剂存储件包括相连通的存储部和输出部，所述存储部上设置有阀门，所述输出部的高度可调；透明的可视化裂缝件，设置在所述支撑剂存储件的下方，所述可视化裂缝件上设置有与所述输出部的出口相连通的模拟裂缝；数据采集及处理装置，用于实时采集待测支撑剂在所述模拟裂缝中形成的砂堤的高度和宽度，并获取所述高度与1/2的所述宽度的比值，输出并作为所述待测支撑剂的缝内摩擦系数。

具体地，作为优选，所述装置还包括支架，所述支架包括竖直支柱；与所述竖直支柱的上部垂直连接的上水平连接部；与所述竖直支柱的下部垂直连接的下水平连接部；所述上水平连接部在所述竖直支柱上的位置可调；所述存储部固定在所述上水平连接部上，所述可视化裂缝件设置在所述下水平连接部上，并与竖直设置的所述输出部相对。

具体地，作为优选，所述上水平连接部包括连接杆和固定圈；所述连接杆的一端与所述竖直支柱垂直连接，所述连接杆的另一端与所述固定圈的侧壁连接，所述存储部固定在所述固定圈内。