高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)技術(shù)領域，具體涉及一種高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣藏壓裂過程中，壓裂液向地層的濾失是不可避免的，由于壓裂液的濾失使得壓裂效率降低，造縫體積減小，同時，壓裂液會對地層產(chǎn)生一定的傷害，因此研究壓裂液的濾失傷害特性對裂縫幾何參數(shù)的計算和對地層損害的認識都是必不可少的。泡沫壓裂液是近些年發(fā)展起來的用于低壓低滲油氣層改造的新型壓裂液，其最大特點是易于返排、濾失少以及摩阻低等，研究表明，壓力、溫度、剪切速率等對泡沫壓裂液的流變特性影響顯著，而且在實際的壓裂過程中，泡沫壓裂液處于高溫、高壓、高剪切速率狀態(tài)，因此，泡沫壓裂液的濾失傷害特性必須在高溫、高壓、動態(tài)剪切條件下進行測試，這樣才能反映壓裂施工條件下真實的濾失和傷害情況，現(xiàn)有的泡沫壓裂液濾失傷害評價系統(tǒng)大多基于常規(guī)水基壓裂液濾失傷害系統(tǒng)設計，不能模擬動態(tài)剪切條件下泡沫液的動態(tài)濾失和傷害，且測試的溫度和壓力范圍有限，不適用于高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害的評價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)，該實驗系統(tǒng)設計合理，能夠有效模擬實際施工條件下泡沫壓裂液的動態(tài)和靜態(tài)濾失及傷害，能夠測試不同壓裂液體系、添加劑等對壓裂液動靜態(tài)濾失性的影響，以及溫度、壓力、泡沫質(zhì)量對動靜態(tài)濾失性和巖心傷害的影響。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]本發(fā)明公開的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)，包括用于制備高溫高壓泡沫壓裂液的供液單元，用于存儲及輸送高溫高壓泡沫壓裂液的動力單元以及用于濾失量及傷害測試的濾失傷害單元；
[0006]所述供液單元，包括溶液池、第一高壓柱塞栗、二氧化碳儲罐、第二高壓柱塞栗、泡沫發(fā)生器及加熱器；溶液池的出液端與第一高壓柱塞栗的進液端相連，二氧化碳儲罐的出液端與第二高壓柱塞栗的相連，第一高壓柱塞栗和第二高壓柱塞栗的出液端均連接至泡沫發(fā)生器的進液端，泡沫發(fā)生器的出液端與加熱器相連；
[0007]所述動力單元，包括模擬地層水罐、模擬油罐、平流栗、煤油罐、高壓恒流栗及活塞容器組，活塞容器組由相互并聯(lián)的1#活塞、2#活塞及3#活塞組成；模擬地層水罐和模擬油罐的出液端均通過管路與平流栗相連，平流栗通過管路連接至1#活塞，加熱器出液端的管路分支連接至活塞容器組；煤油罐一端與高壓恒流栗相連，另一端與活塞容器組相連；
[0008]所述濾失傷害單元，包括緩沖容器、氣液混輸栗、第一巖心夾持器、第二巖心夾持器及氣液分離器；加熱器的出液端通過管路與緩沖容器的進液端相連，緩沖容器的出液端通過管路與氣液混輸栗相連，氣液混輸栗通過管路連接至第二巖心夾持器的入口端，第二巖心夾持器的出口端通過管路與氣液分離器相連；活塞容器組的出液端通過管路與第一巖心夾持器的入口端相連，第一巖心夾持器的出口端通過管路與氣液分離器相連。
[0009]在第一巖心夾持器的入口端通過三通閥分別連接有玻璃管流量計和皂膜流量計。
[0010]第一巖心夾持器的出口端通過四通閥連接有氮氣瓶。
[0011]氣液分離器通過管路連接有燒杯和電子天平。
[0012]在加熱器和緩沖容器之間的管路上分支出一條管路，在該管路上依次設有背壓閥、分尚器和氣體緩沖罐，在分尚器底部設有儲液箱。
[0013]第一巖心夾持器和第二巖心夾持器均通過管路與手動壓力栗相連。
[0014]在第二巖心夾持器與氣液分離器相連的管路上設有回壓閥。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明構(gòu)建了高參數(shù)的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)由供液單元、動力單元及濾失傷害單元組成，供液單元能夠隨時制備得到實驗所需的泡沫壓裂液，然后由動力單元完成儲存與輸送，本發(fā)明的系統(tǒng)設計合理，各個單元配合工作，能夠在濾失傷害單元模擬實際工況條件下研究C02干法/泡沫壓裂液的動態(tài)濾失速度、濾失量、濾失系數(shù)隨溫度、壓力、剪切速率、泡沫質(zhì)量等因素的變化規(guī)律；能夠通過模擬co2干法/泡沫壓裂液在人工裂縫附近的壓力分布，確定壓裂液濾失帶厚度及累計濾失量等參數(shù)隨濾失時間的變化；能夠通過對濾失前后巖心滲透率的測量，得出壓裂液對于巖心的動態(tài)濾失傷害率，并研究傷害率受溫度、壓力、泡沫質(zhì)量等因素的影響規(guī)律；綜合泡沫壓裂液的巖心傷害、濾失及泡沫壓裂液的有效粘度特性，實現(xiàn)對于壓裂液體系的優(yōu)化及篩選。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]其中，1為溶液池；2為高壓柱塞栗1 ;3為二氧化碳儲罐；4為高壓柱塞栗2 ;5為泡沫發(fā)生器；6為加熱器；7為緩沖容器；8為氣液混輸栗；9為模擬地層水罐；10為模擬油罐；11為平流栗；12為煤油罐；13為高壓恒流栗；14為活塞容器；15為手動壓力栗；16為氮氣瓶；17為巖心夾持器1 ;18為玻璃管流量計；19為皂膜流量計；20為巖心夾持器2 ;21為氣液分離器；22為燒杯；23為電子天平；24為氣體緩沖罐；25為儲液箱；26為分離器；27為四通閥；28為回壓閥；29為背壓閥。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0020]參見圖1，本發(fā)明的高溫高壓泡沫壓裂液濾失傷害實驗系統(tǒng)，包括用于制備高溫高壓泡沫壓裂液的供液單元，用于存儲及輸送高溫高壓泡沫壓裂液的動力單元以及用于濾失量及傷害測試的濾失傷害單元；
[0021]所述供液單元，包括溶液池1、第一高壓柱塞栗2、二氧化碳儲罐3、第二高壓柱塞栗4、泡沫發(fā)生器5及加熱器6 ;溶液池1的出液端與第一高壓柱塞栗2的進液端相連，二氧化碳儲罐3的出液端與第二高壓柱塞栗4的相連，第一高壓柱塞栗2和第二高壓柱塞栗4的出液端均連接至泡沫發(fā)生器5的進液端，泡沫發(fā)生器5的出液端與加熱器6相連；
[0022]所述動力單元，包括模擬地層水罐9、模擬油罐10、平流栗11、煤油罐12、高壓恒流栗13及活塞容器組14，活塞容器組14由相互并聯(lián)的1#活塞、2#活塞及3#活塞組成；模擬地層水罐9和模擬油罐10的出液端均通過管路與平流栗11相連，平流栗11通過管路連接至1#活塞，加熱器6出液端的管路分支連接至活塞容器組14 ;煤油罐12 —端與高壓恒流栗13相連，另一端與活塞容器組14相連；
[0023]所述濾失傷害單元，包括緩沖容器7、氣液混輸栗8、第一巖心夾持器17、第二巖心夾持器20及氣液分離器21 ;加熱器6的出液端通過管路與緩沖容器7的進液端相連，緩沖容器7的出液端通過管路與氣液混輸栗8相連，氣液混輸栗8通過管路連接至第二巖心夾持器20的入口端，第二巖心夾持器20的出口端通過管路與氣液分離器21相連；活塞容器組14的出液端通過管路與第一巖心夾持器17的入口端相連，第一巖心夾持器17的出口端通過管路與氣液分離器21相連。在第一巖心夾持器17的入口端通過三通閥分別連接有玻璃管流量計18和皂膜流量計19。第一巖心夾持器17的出口端通過四通閥27連接有氮氣瓶16。氣液分離器21通過管路連接有燒杯22和電子天平23。第一巖心夾持器17和第二巖心夾持器20均通過管路與手動壓力栗15相連。在第二巖心夾持器20與氣液分離器21相連的管路上設有回壓閥28。
[0024]在加熱器6和緩沖容器7之間的管路上分支出一條管路，在該管路上依次設有背壓閥29、分尚器26和氣體緩沖罐24，在分尚器26底部設有儲液箱25。
[0025]本發(fā)明的實驗系統(tǒng)的設計依據(jù)《中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準(SY/T5107-1995)》，供液單元及動力單元主要實現(xiàn)泡沫壓裂液的制備和供給；濾失傷害測試單元主要實現(xiàn)靜態(tài)及動態(tài)剪切條件下的濾失量的測試和傷害測試，動態(tài)測試主要由氣液混輸栗提供動力，實驗系統(tǒng)的壓力范圍為0-50MPa，溫度范圍為室溫-180°C。
[0026]本發(fā)明的系統(tǒng)在使用時:
[0027]供液單元主要為濾失傷害測試提供高溫高壓的泡沫壓裂液，具體的實現(xiàn)方式如下所述:兩臺高壓柱塞栗2和4分別將水基壓裂液和液態(tài)0)2栗入實驗管路并經(jīng)過泡沫發(fā)生器5混合均勻后，進入加熱器6，加熱功率可調(diào)，系統(tǒng)的壓力由背壓閥調(diào)節(jié)，泡沫壓裂液在被加熱到所需的溫度后，將其注入2#和3#活塞容器中進行靜態(tài)濾失測試，或?qū)⑵涑錆M緩沖容器7及循環(huán)剪切管路進行動態(tài)濾失測試。此實驗系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動靜態(tài)濾失測試，靜態(tài)濾失測試具體實現(xiàn)方式如下:
[0028]采用高壓恒流栗13驅(qū)動活塞容器14的活塞上行，泡沫壓裂液進入第一巖心夾持器17的入口端，同時采用回壓閥28調(diào)整第一巖心夾持器17兩端的壓差，使泡沫液在
3.5MPa的壓差下進行濾失，部分壓裂液在巖心端面沉積形成濾餅，部分壓裂液濾失通過巖心，通過巖心的濾液先進入氣液分離器，分離出的氣體由氣體流量計計量，可根據(jù)氣體流量大小對兩個不同量程的氣體流量計進行選擇，濾液進入燒杯22，液體的濾失量由電子天平23實時記錄并傳輸?shù)接嬎銠C，此即為靜態(tài)濾失的過程。
[0029]動態(tài)濾失測試實現(xiàn)方式如下:
[0030]當泡沫壓裂液充滿緩沖容器7及循環(huán)剪切管路后，采用氣液混輸栗8模擬動態(tài)濾失前的預循環(huán)剪切，氣液混輸栗8的流量可以實現(xiàn)精確控制，設置相應的流量，使泡沫液在循環(huán)管路中以一定的剪切速率進行剪切，預剪切循環(huán)時間為5min，其后進入第二巖心夾持器20的入口端，第二巖心夾持器20為動態(tài)濾失巖心夾持器，可保證巖心端面充分暴露在泡沫壓裂液中，使泡沫壓裂液循環(huán)剪切通過巖心的端面，同時調(diào)整回壓閥28進行濾失壓差調(diào)節(jié)，保證在3.5MPa的壓差下濾失，濾出的液體和氣體量采用與靜態(tài)濾失相同