[发明专利]基于电阻变化的CO2

说明书

本发明涉及一种基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置及方法。技术方案如下：包括压裂段封孔器、流体中心注入管、孔底压力测量模块、孔底温度测量模块、模数转换器和计算机，压裂段封孔器与流体中心注入管通过端部连接形成密封整体；孔底压力测量模块包括电阻应变压力传感器和孔底压力测量导管；孔底温度测量模块包括微型铂电阻元件、导电柱和温度变送器；孔底压力测量导管的底端及微型铂电阻元件设置在压裂段封孔器内；所述模数转换器将所述孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块测得的电阻值转换成数字信号传输给所述计算机并实现存储。本发明能够用以精确测量CO₂致裂全过程中压裂孔内孔底的温度和压力，进而分析流体高压物性参数对压裂效果的影响。

技术领域

本发明属于石油和天然气开采技术领域，具体涉及一种基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置及方法。

背景技术

超临界CO₂作为一种新型且具有应用前景的无水压裂液，可有效地弥补常规水基压裂液的不足。超临界CO₂具有独特的热物理化学性质，如黏度低、表面张力低，扩散系数大，溶解力强等。然而，超临界CO₂热物性参数是关于温度和压力的函数，而热物性参数的变化同样影响着超临界CO₂温度场和压力场。在室内物理模拟CO₂致裂效果的试验中，其致裂全过程可分为压裂阶段和CO₂相变阶段。其中，CO₂相变阶段往往在分析CO₂致裂机制中容易被忽略。为了明确CO₂是否发生相变，前提则是准确监测CO₂致裂全程中的温度和压力的变化。基于我国超临界CO₂压裂技术仍处于初级阶段，目前研究超临界CO₂致裂机理仍依托于大量的室内基础物理模拟试验规律。因此，分析超临界CO₂致裂过程中的CO₂相态变化对研究其致裂机制仍具有重要意义，同时可为现场压裂CO₂相态变化控制提供一定的参考。

目前，关于室内物理模拟CO₂压裂试验中温度测量的方法主要集中于在井口或井底安装热电偶，而压力测量点主要集中于井口。显然，井口温度-压力测量值并非能完全代表井底的温度-压力值。此外，基于一般的物理模拟超临界CO₂压裂设备条件以及压裂试验中所测的CO₂温度变化区间，常规的普通热电偶测量范围较大，相对精度低，在低温区的测量并非很精确，如此也就降低了试验数据的可靠度。

发明内容

本发明提供一种基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置及方法，能够用以精确测量CO₂致裂全过程中压裂孔内孔底的温度和压力，进而分析流体高压物性参数对压裂效果的影响。

本发明的技术方案如下：

基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置，包括压裂段封孔器、流体中心注入管、孔底压力测量模块、孔底温度测量模块、模数转换器和计算机，压裂段封孔器与流体中心注入管通过端部连接形成密封整体；孔底压力测量模块包括电阻应变压力传感器和孔底压力测量导管；孔底温度测量模块包括微型铂电阻元件、导电柱和温度变送器；孔底压力测量导管的底端及微型铂电阻元件设置在压裂段封孔器内；所述模数转换器将所述孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块测得的电阻值转换成数字信号传输给所述计算机并实现存储。