[发明专利]二氧化碳减阻剂性能评价与摩阻测试的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳减阻剂性能评价与摩阻测试的实验装置及方法，所述实验装置包括包括气瓶、制冷机、高压泵、至少一个水平测试管路、至少一个竖直测试管路、减阻剂加料管路、以及多个阀门。本发明能够模拟及测量二氧化碳在横管和竖管中流动的摩阻，采用两段式电加热，可以使测试管内的二氧化碳温度低于外壁加热温度，模拟地层与井筒内真实情况，从而建立流动和传热过程双重非稳态的实验过程来描述超临界二氧化碳压裂井筒摩阻特征，且通过在测试管道中设置特殊的增阻结构，增加管道自身摩阻，在不用增加测试管路长度的情况下，提高超临界二氧化碳摩阻和减阻剂减阻效果的测试精度。

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，特别涉及一种二氧化碳减阻剂性能评价与摩阻测试的实验装置及方法。

背景技术

随着人们环保意思的增强，超临界二氧化碳干法压裂被人们认为是最有潜力代替水力压裂的一种新型环保压裂技术。当前国内外研究学者对超临界二氧化碳压裂进行了大量的室内研究，并在现场也进行了少量研究，取得一定的成果。超临界二氧化碳压裂存在诸多优点，如减少储层水敏伤害、能置换吸附在岩石颗粒上的甲烷、流动性强裂缝延伸更好、反排快、无残渣等优点。但也存在一些缺点，其摩阻较高使得造缝能力降低。超临界二氧化碳压裂技术是一项系统工程，各方面都还在不断的探索和完善中。其中针对液态、超临界态二氧化碳减阻剂性能评价和摩阻测试实验是其中一个重要的研究方向。

目前能够进行二氧化碳减阻剂性能评价的摩阻测试仪并没有实际应用案例。文献中出现的少量相关专利，功能也仅限于测量二氧化碳的摩阻。其中，测试二氧化碳压裂液的测试管道为横管，且未考虑实际生产时与生产管柱换热的特性，同时由于超临界态压裂液摩阻小于液态二氧化碳和清水摩阻，在加入减阻剂后，摩阻进一步降低难以测量。针对普通滑溜水减阻剂的评价装置无法准确测定二氧化碳摩阻，且无法达到超临界二氧化碳所需压力及温度。因此，有必要开展针对二氧化碳减阻剂性能评价的实验仪器的研发。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种二氧化碳减阻剂性能评价与摩阻测试的实验装置及方法，能够在考虑换热的情况下测试不同相态二氧化碳在管道中的摩阻变化情况，同时对二氧化碳减阻剂性能测试提出一种可行方法，克服超临界二氧化碳本身摩阻较低不易观测减阻剂效果，常规减阻剂性能评价装置不能测试二氧化碳减阻剂等问题。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种二氧化碳减阻剂性能评价与摩阻测试的实验装置，包括气瓶、制冷机、高压泵、至少一个水平测试管路、至少一个竖直测试管路、减阻剂加料管路、以及多个阀门，所述水平测试管路包括水平测试管，所述竖直测试管路包括竖直测试管，所述减阻剂加料管路包括依次相连的加药仓、驱动泵、以及冷凝系统，所述阀门设置在各部件相连的管路之间；

所述气瓶、制冷机、以及高压泵通过管路依次相连；

所述水平测试管路和所述竖直测试管路并联设置，且并联后的入口端与所述高压泵的输出端相连，且相连的管路之间设有压力传感器，并联后的出口端与所述驱动泵的输入端相连，且相连的管路上依次设有流量计和温度传感器，所述驱动泵的输出端通过管道与所述并联后的入口端相连，形成循环测试管路；所述水平测试管和所述竖直测试管的外壁均设有电加热组件一，且所述水平测试管和所述竖直测试管上分别设有温度传感器，所述水平测试管与所述并联后的入口端之间的管路、以及所述竖直测试管与所述并联后的入口端之间的管路外壁均设有电加热组件二，所述电加热组件一和所述电加热组件二均与电加热控制器相连；所述水平测试管和所述竖直测试管的两端与压差表相连；

所述加药仓内储存有二氧化碳减阻剂，所述加药仓设有两个出口且通过管路与所述驱动泵和所述并联后的入口端相连的管路并联设置。

作为优选，所述水平测试管路设置两个，且两个所述水平测试管路中采用的水平测试管内径不同。

作为优选，所述加药仓与所述并联后的入口端之间相连的管路上还设有真空泵。