[发明专利]一种大型压裂液携砂能力动态测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种大型压裂液携砂能力动态测试装置和方法，属油气田开发压裂技术研究领域。本发明由混料罐、螺杆泵、矩形模型和渣液收集罐构成，混料罐的流出端通过螺杆泵与可调缝宽可倾斜的矩形模型的输入端连通，矩形模型的流出端经过进出口扩散器后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd与渣液收集罐连通，另一条通过管路和VDe与混料罐连通。本发明的装置操作简单快捷，控制方便，安全可靠，结构合理，该装置的使用方法能综合评价压裂液的携砂能力，优先筛选合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，并能依据水力压裂模型对典型裂缝宽度的预测结果进行实验研究验证，这种测试方法更接近于应用环境实况，对压裂液及支撑剂性能评价更科学。

技术领域

本发明涉及一种大型压裂液携砂能力动态测试装置和方法，属油气田开发压裂技术研究领域。

背景技术

压裂液是压裂技术的重要组成部分，起着传递压力和携带支撑剂的作用。支撑剂在压裂液中的沉降规律研究具有十分重要的意义,对于颗粒的群体沉降,由于现象复杂,严格的理论分析十分困难,大都采用试验方法进行。同时压裂施工过程中压裂液在不同的流速、不同的注砂浓度和不同的流体粘度下的携砂能力,都将直接影响砂粒的分布规律和填砂裂缝的导流能力。

现有的裂缝模拟装置的裂缝为固定式，不能实现缝宽的无极调节，模型尺寸小，模拟装置裂缝只安装单面透明玻璃，只能单侧观察，且模拟装置不能倾斜，无法模拟压裂液在不同缝隙结构的携砂能力，现有裂缝模拟装置的测试局限性可见一斑。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种在结构、原理及流体流动速率上采用相似原理进行模拟并通过螺杆泵作为流动动力的装置，通过测试不同流速、不同粘度下的压裂液携带不同砂比、不同性能指标的支撑剂在不同缝隙结构条件下的水平流动过程中支撑剂的沉降速度和沉降高度等数据，研究支撑剂动态沉降与压裂液性能、施工排量、施工时间及不同缝隙结构的关系，综合评价压裂液的携砂能力，筛选出合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，并能依据水力压裂模型对典型裂缝宽度的预测结果进行实验研究验证的压裂液携砂能力动态测试方法。

本发明的技术方案是：

该大型压裂液携砂能力动态测试装置由混料罐、螺杆泵、质量流量计、进出口扩散器、矩形模型和渣液收集罐构成，其特征在于：混料罐的流出端通过球阀VDa和管路与螺杆泵的流入端连通，螺杆泵的流出端分为两条支路，一条通过球阀VDb、管路、质量流量计和进出口扩散器与矩形模型的输入端连通，另一条通过球阀VDc和管路与渣液收集罐连通；矩形模型的流出端连接有进出口扩散器，矩形模型的流出端经过进出口扩散器后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd与渣液收集罐连通，另一条通过管路和VDe与混料罐的上部连通。

所述的螺杆泵上设置有频率调节器。

所述的矩形模型由模型边框、固定玻璃、固定压板、固定玻璃密封垫、直线导轨、活动压板、缝宽调节螺丝、方形密封条、活动玻璃和活动压板固定螺丝构成，模型边框的一侧依次安装固定玻璃密封垫、固定玻璃和固定压板，并通过螺栓把固定压板与模型边框固定，模型边框另一侧的上下边框通过直线导轨设置有活动压板，活动压板上通过螺栓固装有活动玻璃，活动玻璃和活动压板之间的密封槽内设置有方形密封条，活动压板上安装有缝宽调节螺丝，活动压板四周通过活动压板固定螺丝与模型边框连接固定。

所述的矩形模型通过旋转支座和倾斜调节螺杆与模型支架连接。

所述的矩形模型与模型支架之间安装有渣液收集槽。

所述的矩形模型能实现与竖直方向0-45°范围内的倾角调节。

所述的旋转支座上设置有显示矩形模型与竖直方向倾角的量角器。

所述的矩形模型流入端上方装有压力显示器，流出端上方装有出口排气阀，矩形模型的底部呈间隔状装有快开排渣堵头。