滑溜水作用下页岩气井产量模拟测试仪的制作方法

本发明涉及石油行业室内滑溜水作用下的页岩气的模拟产气量，尤其是一种通过简单计算得出产量模拟结果、产量模拟精度高和模拟周期短的滑溜水作用下页岩气井产量模拟测试仪。

背景技术：

滑溜水是一种由清水及各种添加剂【添加剂为降阻剂、增效剂、防膨剂、消泡剂等成份】组成的压裂体液；其中水占总体积的99%，而添加剂成分直接决定着压裂液的性能。

滑溜水压裂液是目前美国页岩气开发作业中应用最多的压裂液技术，不但使压裂费用较大型水力压裂减少65%，而且使页岩气最终采收率提高20%。滑溜水压裂主要适用于水敏性小、储层天然裂缝较发育、脆性较高的地层。 较之于常规冻胶压裂它摩阻低，能在高排量下大量泵入，形成更深、更为复杂的裂缝网络，获得更大的改造储层体积，压裂效果更好；残渣少，对储层伤害小；易返排，易回收，环境污染小；成本低。

然而，目前也还存在一些不足，亟待解决，如：由于粘度较低而导致携砂能力较差； 压裂时形成的缝网宽度较窄；要求泵注排量高；效率低、用量大等。在实际应用中，应根据压裂施工的储层特性及实验来确定滑溜水压裂液的配方。在选择压裂液添加剂时，要考虑泵速及压力、 粘土含量、硅质和有机质碎屑的生成潜力、微生物活动以及压裂液返排等因素。

目前没有专门的仪器来模拟滑溜水作用下页岩井气产量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通过简单计算得出产量模拟结果、产量模拟精度高和模拟周期短的滑溜水作用下页岩气井产量模拟测试仪。

为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种滑溜水作用下页岩气井产量模拟测试仪，其中：包括依次串接在管线上的气源供给系统、气体增压存储系统、位于恒温箱中的恒温测量模拟测试系统和滑溜水注入系统，所述恒温箱由具有PLC控制片的控制柜控制运行；

所述气体增压存储系统与恒温测量模拟测试系统之间的管线上通过旁通管a连接有抽真空系统；

所述气源供给系统又包括三条相同的气源供给线，所述气源供给线还包括依次串接在气源供给管线上的气瓶、单向阀Ⅰ，该三条相同的气源供给线的出气端通过控制阀a与气体增压存储系统的进气端连通；

所述气体增压存储系统又包括气体增压泵和三条相同的气体增压线，所述气体增压线还包括依次串接在气体增压管线上的缓冲罐、调压阀、单向阀Ⅱ；所述三条相同的气体增压线的进气端通过控制阀b与气体增压泵连通，该三条相同的气体增压管线的出气端通过控制阀c与恒温测量模拟测试系统的进气端和抽真空系统的进气端连通；所述气体增压泵的进气端与控制阀a连通；

所述恒温测量模拟测试系统又包括至少一条恒温测量模拟测试线，所述恒温测量模拟测试线还包括依次设置在恒温测量模拟计量管线上的控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ和流量计，位于流量计后端的恒温测量模拟计量管线的出气端与大气或气体收集容器连通；在控制阀Ⅰ前端的恒温测量模拟计量管线上通过第一旁通管连接有参考缸，在参考缸上设置有与参考缸内腔连通的压力传感器Ⅰ和温度传感器Ⅰ，在第一旁通管上设置有控制阀Ⅲ；在控制阀Ⅰ与控制阀Ⅱ之间的恒温测量模拟计量管线上通过第二旁通管连接有样品缸，在样品缸上设置有与样品缸内腔连通的压力传感器Ⅱ和温度传感器Ⅱ，在样品缸的两端的第二旁通管上设置有控制阀Ⅳ和控制阀Ⅴ，该样品缸通过控制阀Ⅴ与滑溜水注入系统连通；

所述滑溜水注入系统又包括滑溜水注入管线，在滑溜水注入管线上设置有中间容器和注入泵，所述注入泵的输出端与中间容器内腔中的活塞连接；

所述抽真空系统又包括依次串接在旁通管a上的真空泵和控制阀Ⅵ，所述真空泵位于旁通管a的最前端, 该旁通管a上设置有放空管Ⅰ，该排空管Ⅰ上设置放空阀Ⅰ；

所述气源供给系统中的单向阀Ⅰ，所述气体增压存储系统中的气体增压泵、调压阀、单向阀Ⅱ，所述恒温测量模拟测试系统中的控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ、控制阀Ⅳ、控制阀Ⅴ、压力传感器Ⅰ、温度传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和温度传感器Ⅱ，所述抽真空系统中的真空泵和控制阀Ⅵ，所述滑溜水注入系统中的注入泵和放空阀Ⅰ均由具有PLC控制片的控制柜控制运行；

所述具有PLC控制片的控制柜上具有显示器和输入操作面板。

本发明由于上述结构而具有的优点是：通过简单计算得出产量模拟结果、产量模拟精度高和模拟周期短。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明采用电磁阀的控制框图。

图3为本发明采用液压阀或气压阀的控制框图。

图4为本发明样品缸的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1至4，图中的滑溜水作用下页岩气井产量模拟测试仪，其中：包括依次串接在管线上的气源供给系统A、气体增压存储系统B、位于恒温箱中的恒温测量模拟测试系统C和滑溜水注入系统D，所述恒温箱由具有PLC控制片的控制柜1控制运行；

所述气体增压存储系统B与恒温测量模拟测试系统C之间的管线上通过旁通管a2连接有抽真空系统E；

所述气源供给系统A又包括三条相同的气源供给线，所述气源供给线还包括依次串接在气源供给管线上的气瓶3、单向阀Ⅰ4，该三条相同的气源供给线的出气端通过控制阀a5与气体增压存储系统B的进气端连通；

所述气体增压存储系统B又包括气体增压泵6和三条相同的气体增压线，所述气体增压线还包括依次串接在气体增压管线上的缓冲罐7、调压阀8、单向阀Ⅱ9；所述三条相同的气体增压线的进气端通过控制阀b37与气体增压泵2连通，该三条相同的气体增压管线的出气端通过控制阀c10与恒温测量模拟测试系统C的进气端和抽真空系统E的进气端连通；所述气体增压泵2的进气端与控制阀a2连通；

所述恒温测量模拟测试系统C又包括至少一条恒温测量模拟测试线，所述恒温测量模拟测试线还包括依次设置在恒温测量模拟计量管线上的控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12和流量计13，位于流量计13后端的恒温测量模拟计量管线的出气端与大气或气体收集容器连通；在控制阀Ⅰ11前端的恒温测量模拟计量管线上通过第一旁通管连接有参考缸14，在参考缸14上设置有与参考缸14内腔连通的压力传感器Ⅰ15和温度传感器Ⅰ16，在第一旁通管上设置有控制阀Ⅲ17；在控制阀Ⅰ11与控制阀Ⅱ12之间的恒温测量模拟计量管线上通过第二旁通管连接有样品缸18，在样品缸18上设置有与样品缸18内腔连通的压力传感器Ⅱ19和温度传感器Ⅱ20，在样品缸的两端的第二旁通管上设置有控制阀Ⅳ21和控制阀Ⅴ22，该样品缸18通过控制阀Ⅴ22与滑溜水注入系统D连通；

所述滑溜水注入系统D又包括滑溜水注入管线，在滑溜水注入管线上设置有中间容器25和注入泵26，所述注入泵26的输出端与中间容器25内腔中的活塞连接；

所述抽真空系统E又包括依次串接在旁通管a2上的真空泵23和控制阀Ⅵ24，所述真空泵23位于旁通管a2的最前端, 该旁通管a2上设置有放空管Ⅰ34，该排空管Ⅰ34上设置放空阀Ⅰ35；

所述气源供给系统A中的单向阀Ⅰ4，所述气体增压存储系统B中的气体增压泵6、调压阀8、单向阀Ⅱ9，所述恒温测量模拟测试系统C中的控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12、控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21、控制阀Ⅴ22、压力传感器Ⅰ15、温度传感器Ⅰ16、压力传感器Ⅱ19和温度传感器Ⅱ20，所述抽真空系统E中的真空泵23和控制阀Ⅵ24，所述滑溜水注入系统D中的注入泵26和放空阀Ⅰ35均由具有PLC控制片的控制柜1控制运行；

所述具有PLC控制片的控制柜1上具有显示器27和输入操作面板28。

为便于系统简化，上述实施例中，优选地：所述恒温测量模拟测试系统C的恒温测量模拟测试线为两条或两条以上时，每一条恒温测量模拟测试线上的进气端通过控制阀d38与控制阀c10连通，每一条恒温测量模拟测试线上的控制阀Ⅴ22均通过控制阀e29与滑溜水注入系统D连通；

所述控制阀d38和控制阀e29由具有PLC控制片的控制柜1控制启闭。

为实现多参数【不同配方的滑溜水，不同量的滑溜水】的模拟，上述实施例中，优选地：所述恒温测量模拟测试系统C的恒温测量模拟测试线位五条。

为进一步保证安全性，上述实施例中，优选地：所述控制阀c10上连接有一根放空管Ⅱ30，该放空管Ⅱ30上设置有放空阀Ⅱ31，该放空阀Ⅱ31由具有PLC控制片的控制柜1控制启闭。

为实现同一次模拟中不同压力情况下模拟，上述实施例中，优选地：所述恒温测量模拟测试系统C的每一条恒温测量模拟测试线上均设置有回压阀32，该回压阀32位于控制阀Ⅱ12与流量计13之间的恒温测量模拟计量管线上，所述回压阀32【回压阀32采用电磁阀，或者采用液压阀或气压阀，所述液压阀或气压由对应的液压泵或气压泵控制启闭，所述液压泵或气压泵由具有PLC控制片的控制柜1控制运行，所述液压泵或气压泵与高压液压源或高压气压源连通。】由具有PLC控制片的控制柜1控制启闭。

为进一步缩短模拟时间，上述实施例中，优选地：所述恒温测量模拟测试系统C的每一条恒温测量模拟测试线上的样品缸18又包括罐体1801、将罐体1801的内腔封闭的盖体1803，固定于罐体1801的内腔底部的岩心杯1804，该岩心杯1804的外径与罐体1801的内腔的内径匹配，所述岩心杯1804的顶部端口低于罐体1801的顶部端口，岩心杯1804的顶部端口与罐体1801的顶部端口之间形成有充气腔1805，岩心杯1804的内腔为页岩安装腔1806；所述压力传感器Ⅱ19和温度传感器Ⅱ20均与充气腔1805或页岩安装腔1806连通；

穿过盖体1803的第二旁通管的出气口位于充气腔1805中，依次穿过罐体1801底板和岩心杯1804底板的滑溜水注入系统D的滑溜水注入管线的出液端位于页岩安装腔1806中。

为保证滑溜水出液均衡，上述实施例中，优选地：位于页岩安装腔1806中的滑溜水注入管线的管段上均布有出液孔1807，该位于页岩安装腔1806中的滑溜水注入管线的端口中具有密封堵头。

为保护真空泵23的使用安全性，防止回流液倒灌进入真空泵23，上述实施例中，优选地：所述抽真空系统E的真空泵23与控制阀Ⅵ24的旁通管a2上设置有真空容器33。

为进一步实现自动化，上述实施例中，优选地：所述气源供给系统A的每一条气源供给线上的气瓶3与单向阀Ⅰ4之间设置有由具有PLC控制片的控制柜1控制启闭的控制阀Ⅶ36；

所述单向阀Ⅰ4、调压阀8、单向阀Ⅱ9、控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12、控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21、控制阀Ⅴ22、控制阀Ⅵ24、放空阀Ⅰ35和控制阀Ⅶ36均采用电磁阀；

或者所述单向阀Ⅰ4、调压阀8、单向阀Ⅱ9、控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12、控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21、控制阀Ⅴ22、控制阀Ⅵ24、放空阀Ⅰ35、控制阀Ⅶ36采用液压阀或气压阀，所述液压阀或气压由对应的液压泵或气压泵控制启闭，所述液压泵或气压泵由具有PLC控制片的控制柜1控制运行，所述液压泵或气压泵与高压液压源或高压气压源连通。

上述所有实施例中涉及的部件均可以从市场销售获得，所述滑溜水注入系统F为市场销售自动注射结构。

下面我们以所述气源供给系统A的气源供给线为三条【该三条气源供给线分别是G₁、G₂ 、G₃】，所述气体增压存储系统B的气体增压线为三条【该三条气体增压线分别是Z₁、Z₂、Z₃】，所述恒温测量模拟测试系统C的恒温测量模拟测试线为五条【该五条恒温测量模拟测试线分别是M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅】来描述模拟计量过程。

准备工作：在气源供给系统A的第一条气源供给线G₁的气瓶3中加入氮气，在气源供给系统A的第二条气源供给线G₂的气瓶3中加入氦气，在气源供给系统A的第三条气源供给线G₃的气瓶3中加入甲烷，以甲烷模拟天然气。

【1】、各恒温测量模拟测试线对应的系统体积V₁标定；

第一步：具有PLC控制片的控制柜1控制各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21，气体增压线Z₁的调压阀8、单向阀Ⅱ9，以及抽真空系统E的控制阀Ⅵ24开启打开控制阀c10、控制阀b37；具有PLC控制片的控制柜1控制各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅱ12和控制阀Ⅴ22关闭，打开，控制阀d38【即让气体增压线Z₁与五条恒温测量模拟测试线M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅连通】，启动真空泵23对恒温测量模拟测试线M₁抽真空和气体增压线Z₁；抽完真空后，关闭控制阀b37和控制阀d38和控制阀Ⅵ24；

第二步：具有PLC控制片的控制柜1控制气源供给线G1的控制阀Ⅶ36、单向阀Ⅰ4，气体增压线Z₁的调压阀8、单向阀Ⅱ9、各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21开启，控制各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅱ12和控制阀Ⅴ22关闭，使得第一条气源供给线G₁的气瓶3中的氮气进入各恒温测量模拟测试线，填充满后关闭控制阀d38，打开控制阀Ⅱ12，从流量计13得到各恒温测量模拟测试线的系统体积V₁；

即五条恒温测量模拟测试线M₁、M₂、M₃、M₄、M₅的系统体积分别为V₁₁、V₂₁、V₃₁、V₄₁、V₅₁ 。

【2】、各恒温测量模拟测试线中参考缸14系统体积V₂标定；

第一步：具有PLC控制片的控制柜1控制恒温测量模拟测试线M1的控制阀Ⅲ17、控制阀Ⅳ21，气体增压线Z₁的调压阀8、单向阀Ⅱ9，以及抽真空系统E的控制阀Ⅵ24开启打开控制阀c10、控制阀b37；具有PLC控制片的控制柜1控制各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12和控制阀Ⅴ22关闭，打开控制阀d38【即让气体增压线Z₁与五条恒温测量模拟测试线M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅各自的参考缸14连通】，启动真空泵23对恒温测量模拟测试线M₁抽真空和气体增压线Z₁；抽完真空后，关闭控制阀b37和控制阀d38和控制阀Ⅵ24；

第二步：具有PLC控制片的控制柜1控制气源供给线G2的控制阀Ⅶ36、单向阀Ⅰ4，气体增压线Z₂的调压阀8、单向阀Ⅱ9、各恒温测量模拟测试线、控制阀Ⅲ17开启，控制各恒温测量模拟测试线的控制阀Ⅰ11，使得第一条气源供给线G₂的气瓶3中的氦气进入各恒温测量模拟测试线的参考缸14，填充满后关闭控制阀d38和控制阀Ⅳ21，打开控制阀Ⅰ11、控制阀Ⅱ12，从流量计13得到各恒温测量模拟测试线的参考缸14的系统体积V₂；

即五条恒温测量模拟测试线M1、M2 、M3、M4 、M5的系统体积分别为V₁₂ 、V₂₂、V₃₂、V₄₂、V₅₂。

【3】、计算各恒温测量模拟测试线中样品缸18系统体积V _M；

V _{M 3}= V₁- V₂

即五条恒温测量模拟测试线M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅的样品缸18系统体积分别为：

V _{M 1}= V₁₁- V₁₂

V _{M 2}= V₂₁- V₂₂

V _{M 3}= V₃₁- V₃₂

V _{M 4}= V₄₁- V₄₂

V _{M 5}= V₅₁- V_52。

在各恒温测量模拟测试线中的样品缸18中加入采集的岩心，该岩心的体积为V_岩【该V_岩采用常规方法得到】。

【4】、计算各恒温测量模拟测试线中样品缸18的实际系统体积V _M实；

V _M实=V _M-V_岩

即五条恒温测量模拟测试线M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅的样品缸18的实际系统体积系统体积分别为：

V _{M 1实}= V _{M 1}-V_岩1

V _{M 2实}= V _{M 2}- V_岩2

V _{M 3实}= V _{M 3}- V_岩3

V _{M 4实}= V _{M 4}- V_岩4

V _{M 5实}= V _{M 5}- V_岩5 。

【5】、模拟各条件下产气量V_产。

第一步、根据各种因素所需要求，在具有PLC控制片的控制柜1上输入各种因素所需的温度、压力，在滑溜水注入系统D的中间容器25中装入滑溜水，并分别对各温测量模拟计量线M₁、M₂ 、M₃、M₄ 、M₅的根据自身需要注入等量或不等量，注入不同配方或同配方的滑溜水；

第二步、抽真空处理，参照上述【1】中各恒温测量模拟测试线对应的系统体积V1标定的第一步；

第三步，参照上述【1】中各恒温测量模拟测试线对应的系统体积V1标定的第二步，得到V_产；

通过V₁-V_产- V _M实= V_岩吸

也可以得到精确的岩心的吸附数据，即V_岩吸。

显然，上述所有实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明所述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范畴。

综上所述，由于上述结构，通过简单计算得出产量模拟结果、产量模拟精度高和模拟周期短。