[实用新型]一种二氧化碳干法压裂液流变性能评价装置

说明书

技术领域

本实用新型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，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。

实用新型内容

本实用新型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0.02 mPa·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，本实用新型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

打开六通阀中与同轴圆筒测量系统相连的阀门，其余阀门处于关闭状态，开启真空泵，对同轴圆筒测量系统和管路进行抽真空，计算机内的过程控制及数据采集系统的压力显示为-0.09MPa时，抽真空完成；

步骤三，液化二氧化碳

打开二氧化碳气瓶，二氧化碳通过冷却器冷却后进入缓冲容器，得到液态二氧化碳，然后通过增压泵增压，此时打开六通阀中与压力表相连的阀门，以及六通阀中与同轴圆筒测量系统相连的阀门，其余阀门处于关闭状态，液态二氧化碳进入同轴圆筒测量系统内；

步骤四，注入提粘剂

将提粘剂注入提粘剂储罐，六通阀中与压力表相连的阀门处于全开状态，打开放空阀，待放空阀所在的放空管线流出提粘剂后，关闭放空阀，开启高压计量泵，打开六通阀中与同轴圆筒测量系统相连的阀门，提粘剂注入到同轴圆筒测量系统内；

步骤五，测量二氧化碳压裂液的流变参数，并进行数据处理

按照旋转流变仪操作方法进行操作，在计算机上进入过程控制及数据采集系统，根据实验要求，选择工作程序和测量模式，设置温度、升温速率、数据读点频率、剪切速率和实验时间等参数，进行测量，实验结束后，将保存的原始数据导入到数据管理系统，对数据进行处理，得到需要的流变数据和流变曲线。