[发明专利]一种测量流体摩阻的实验装置及工作方法

说明书

本申请提供了一种测量流体摩阻的实验装置及工作方法，包括：供液系统，井筒系统和裂缝系统；供液系统包括：清水罐、螺杆泵及配液罐；井筒系统包括：至少一根测试管道及第一压力传感装置；裂缝系统包括：可视化裂缝模型、第二压力传感装置及数据处理装置；螺杆泵将清水罐或配液罐中的液体顺序泵入测试管道及可视化裂缝模型；第一压力传感装置测量测试管道的压降，第二压力传感装置测量可视化裂缝模型的压降；数据处理装置根据同一工况下测试管道在的压降及可视化裂缝模型的压降计算减阻率。能够准确模拟在不同工况条件下，不同地层条件下流体摩阻的大小，从而研究裂缝形态以及尺度变化对压裂液模组大小的影响。

技术领域

本申请涉及油气田开发水力压裂技术领域，具体为一种测量流体摩阻的实验装置及工作方法。

背景技术

随着超深井数量增加以及体积压裂改造的规模不断提升，压裂液的减阻性能已成为影响压裂施工效果以及产能预测的重要因素。压裂液首先流经井筒，其减阻性能受到压裂液种类，泵入流速，加剂浓度等工况条件影响，经井筒进入地层后，又受到地层温度，裂缝宽度，裂缝长度以及裂缝面粗糙程度等的影响。因此，准确测量不同流体在不同的裂缝情况下所受摩阻大小对压裂施工及压后评价有重要影响。现有技术中的测量设备仅考虑了施工过程中的井筒摩阻，对裂缝摩阻的计算未涉及，或者不能真实地模拟地下裂缝的粗糙度。

综上，目前实验室内压裂过程中的摩阻计算存在以下问题：摩阻计算多集中在井筒中，而在裂缝摩阻缺乏有效的方法准确模拟和测量，且缺乏一套井筒与裂缝相结合的压裂液从地面到地层的摩阻测试系统；仪器的裂缝形态与尺度相对固定，无法研究裂缝形态以及尺度变化对压裂液摩阻大小的影响，很难准确模拟不同工况条件下，不同地层条件下流体摩阻的大小，无法与现场需要契合。

发明内容

本申请提供了一种测量流体摩阻的实验装置及工作方法，以至少解决现有技术中可视化裂缝上形态与尺度的缺陷的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种测量流体井筒摩阻和裂缝摩阻的实验装置，包括：供液系统，井筒系统和裂缝系统；所述供液系统包括：清水罐2、螺杆泵11及配液罐7；所述井筒系统包括：至少一根测试管道及第一压力传感装置23；所述裂缝系统包括：可视化裂缝模型25、第二压力传感装置24及数据处理装置；所述螺杆泵11将所述清水罐2或配液罐7中的液体顺序泵入所述测试管道及可视化裂缝模型25；所述第一压力传感装置23测量所述测试管道的压降，所述第二压力传感装置24测量所述可视化裂缝模型的压降；所述数据处理装置根据同一工况下所述测试管道在的压降及所述可视化裂缝模型25的压降计算减阻率。

在一个实施例中，所述可视化裂缝模型25为密封腔，所述密封腔中相对的两个面为透明树脂面，所述透明树脂面的内表面为粗糙面，可视化裂缝模型的透明树脂粗糙面由真实岩心三轴水力压裂压开裂缝面，用透明树脂3D打印而成，还原了裂缝的真实情况，较好地保留裂缝粗糙度的同时还确保了可视度。

在一个实施例中，两个所述透明树脂面平行设置，目的在于模拟岩石裂缝状态

在一个实施例中，所述的实验装置还包括：粒子图像测速系统，由光源26、摄像头27及数据采集端及图像处理器28组成；所述光源26及摄像头27分别置于所述透明树脂面的两侧；所述光源26用于照射所述可视化裂缝模型25内的液体；所述数据采集端及图像处理器28对所述摄像头27拍摄的图像进行处理，得到所述可视化裂缝模型25内的液体的流态变化。光源26照射可视化裂缝模型25便于高速摄像机27更清晰地拍摄可视化裂缝模型25内液体的流态变化。

在一个实施例中，所述螺杆泵11与测试管道之间的管路上设置有管线可视化窗口13，可以观测管道内液体的情况。

在一个实施例中，所述螺杆泵11与测试管道之间的管路上设置有流量计12，用于测量螺杆泵11泵出液体的流量。

在一个实施例中，所述可视化裂缝模型25的出口端连接至所述配液罐7，这样就可以使该装置形成一个可循环系统。