[实用新型]实现支撑剂输送实验携砂液浓度精确控制的装置

说明书

本实用新型涉及实现支撑剂输送实验携砂液浓度精确控制的装置，由压裂液罐1、螺杆泵2、分流三通16、密闭式混砂罐19、滑片泵7、进砂罐6、汇流三通18、模拟井筒20、可视化平板裂缝10、废液罐11、摄像机21组成，压裂液罐1与螺杆泵2连接的泵前管线上有调节阀门，螺杆泵与分流三通16连接的泵后管线上有流量计，分流三通向上通过管线连接密闭式混砂罐19，向前通过管线连接汇流三通18；压裂液和支撑剂在混砂罐混合后形成携砂液；汇流三通向上通过管线连接混砂罐的罐底出口，向前通过管线连接模拟井筒20内的平板裂缝10和废液罐11；摄像机21监测携砂液输送过程。本实用新型极大地提高实验的准确性，使支撑剂输送和铺置优化结果更具有现场指导意义。

技术领域

本实用新型涉及一种实现支撑剂输送实验携砂液浓度精确控制的实验装置，属于油气田开发领域。

背景技术

水力压裂是利用高压泵组，将压裂液泵注入地层，在超过地层破裂压力时压开油气储层，从而释放油气产能，提高油气采收率，达到增产效果。而在地面停泵后，人工裂缝会因为地层压力发生闭合，因此在压开储层后，会接着注入支撑剂颗粒使所压开的裂缝仍然能够保持一定的开度，从而使地层裂缝保持一定的导流能力。因此，支撑剂颗粒在裂缝中的运移及铺置将会极大地影响最终的增产效果，研究支撑剂在缝内的运移规律对于指导水力压裂施工有着较大意义。

目前研究水力压裂过程中的支撑剂运移主要是利用大型可视化平板实验手段，通过将含支撑剂的携砂液泵注至可视化平板裂缝中，进而通过对平板裂缝中的支撑剂输送过程的观察来研究其运动规律。中国专利申请CN106151833A公开了一种压裂液携砂效果评装置及方法，该装置是将携砂液提前配置好，然后通过注入泵和管线直接输送至平板裂缝。在这个过程中，特别是模拟页岩滑溜水输送支撑剂的实验，由于滑溜水粘度较低，支撑剂会在多相混输泵内出现一定的沉降，导致进入平板内的支撑剂浓度不能保持一个稳定值，影响实验的测试精度，最终影响支撑剂输送优化研究结果。2016年Songyang Tong等人在文章（Proppant transport study in fractures with intersections[J].Fuel,2016,181:463-477）中提到了一种不利用混输泵直接输送混砂液的实验装置，该装置使支撑剂和压裂液在裂缝入口处进行混合，仅靠重力实现混砂液的注入，因此只能模拟较小压力的工况，同时混砂罐未保持密闭，会导致空气进入到平板裂缝中，对支撑剂输送过程产生干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供实现支撑剂输送实验携砂液浓度精确控制的装置，该装置在螺杆泵后设置分流管路，通过密闭式混砂罐实现均匀进砂，并通过调节汇流管路流量来精确控制携砂液浓度，既避免携砂液通过混输泵时支撑剂发生沉降，同时能防止空气进入到平板裂缝中，极大地提高实验的准确性，使支撑剂输送和铺置优化结果更具有现场指导意义。

为达到以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案。

实现支撑剂输送实验携砂液浓度精确控制的装置，由压裂液罐、螺杆泵、流量计、分流三通、密闭式混砂罐、汇流三通、模拟井筒、可视化平板裂缝、废液罐、调节阀门、压力计、摄像机组成。

所述压裂液罐用于配置实验所用的纯压裂液，其通过管线直接连接动力设备螺杆泵。压裂液被螺杆泵增压后，通过流量计计量压裂液的流量，并用阀门进行调节。泵后连接三通形式的管路，流体被分流为向上流动与向前流动两部分，向上流动的流体由进液口进入到密闭式混砂罐中，用阀门控制进入密闭式混砂罐的流量。

所述密闭式混砂罐主要由水量保持装置与均匀进砂装置构成。

所述水量保持装置由浮球、固定杆、杠杆以及防水垫片组成。在注入前期，由于混砂罐中液面较低，在重力作用条件下，防水垫片没有将进液口封住，压裂液能够顺利进入罐中；而随着液面的上升，在浮力作用的条件下，浮球将向上移动，通过杠杆，防水垫片会将进液口封住，向上分流的压裂液不再进入；而随着实验的进行，罐中的液面又将稍有下降，入水口将再次被打开；如此循环，可以保证在密闭式混砂罐中的水位保持动态平衡。