[发明专利]一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价装置及方法

说明书

本发明提供了一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价装置及方法，包括二氧化碳增压系统、提粘剂注入系统、真空泵和旋转流变仪，还包括六通阀，六通阀的四个阀口分别通过管线与二氧化碳增压系统、提粘剂注入系统、真空泵和旋转流变仪连接，其余的两个阀口分别通过管线连接着压力表和放空阀，所述旋转流变仪还分别连接着空气压缩机、计算机和温控器。本发明装置结构和操作方法简单，自动化程度高，实现了在较大压力和温度范围内不同实验下二氧化碳干法压裂液流变性能参数的测量，测量数据精度高，数据可靠；该装置和方法获取的精确的流变数据和曲线，有利于进一步研究其流变规律，为二氧化碳干法压裂设计和施工提供理论数据。

技术领域

本发明属于非常规油气增产改造技术领域，具体涉及一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价装置及方法，用于研究二氧化碳干法压裂液在不同实验条件下的流变性能参数。

背景技术

随着页岩油、煤层气、页岩气和特低渗致密砂岩气等非常规油气藏开采所占比例越来越高，同时由于这类油气藏物性极差，常规开采技术很难开采出来，且经济效益差。压裂改造技术是非常规油气藏开采必然的选择，而常规的水力压裂技术存在水敏效应、返排率低、伤害储层等问题，改造效果不理想。

二氧化碳干法压裂液由于基本不含水，不会引起地层黏土水化膨胀，易返排，对储层几乎无伤害。因此二氧化碳干法压裂技术成为开发非常规油气藏的有效手段，增产效果显著。

根据相关的二氧化碳干法压裂技术室内研究和在苏里格气田进行多次现场试验，发现二氧化碳干法压裂液的流变性能影响其携砂性能和滤失性能，是确保压裂施工安全顺利完成的重要因素。室内常规的水基压裂液流变性能评价装置为非密闭空间，无法满足二氧化碳压裂液的配制、装样及流变性能评价。目前公开的相近专利有：CN104101559A“测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置及方法”，该专利是通过密闭循环管路测量方法，得到超临界二氧化碳压裂液流体流变参数的本构关系。上述装置及方法无法装样或无法直接测量二氧化碳压裂液的流变参数，因此，有关二氧化碳压裂液流变性能评价成为压裂液研究人员期待解决的一个难点问题。

发明内容

本发明的目的是解决由于液态二氧化碳和超临界二氧化碳粘度极低（约0.02mPa·s），很多流变测量设备测量精确度无法达到要求，无法直接测量二氧化碳压裂液流变参数的问题。

为此，本发明提供了一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价装置，包括二氧化碳增压系统、提粘剂注入系统、真空泵和旋转流变仪，还包括六通阀，六通阀的四个阀口分别通过管线与二氧化碳增压系统、提粘剂注入系统、真空泵和旋转流变仪连接，其余的两个阀口分别通过管线连接着压力表和放空阀，所述旋转流变仪还分别连接着空气压缩机、计算机和温控器。

所述二氧化碳增压系统包括依次通过管线连接的二氧化碳气瓶、冷却器、缓冲容器和增压泵，增压泵与六通阀通过管线连接，该管线上串接着质量流量计。

所述提粘剂注入系统包括通过管线连接的提粘剂储罐和高压计量泵，高压计量泵与六通阀管线连接。

所述旋转流变仪包括主机、同轴圆筒测量系统、双狭缝测量转子和外磁环空气轴承，同轴圆筒测量系统和双狭缝测量转子上下相对而设安装在主机上，外磁环空气轴承安装在主机顶部，同轴圆筒测量系统通过管线与六通阀连接。

所述同轴圆筒测量系统的容积为70ml，双狭缝测量转子为钛合金材质制成。

所述计算机内安装过程控制及数据采集系统和数据管理系统。

一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价方法，包括以下步骤：

步骤一，开启旋转流变仪

开启空气压缩机，待空气压缩机输出压力显示为0.2MPa后，再依次开启温控器、旋转流变仪和计算机；

步骤二，抽真空