本发明涉及石油与天然气开发工程领域，特别涉及一种细管式流变仪实验系统及实验方法。
背景技术：
近年来，一种新的压裂技术—二氧化碳压裂技术逐渐热起来，越来越多的人们开始对他进行研究；其中，二氧化碳压裂液主要由二氧化碳和一定的化学试剂混合组成。现在行业内的co2无水压裂液的粘度比较低，一般在0.5‐10mpa.s，当前人们测试压裂液粘度、流变性、摩阻的设备主要针对行业内使用的常用压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液等液体压裂液。针对当前使用的co2无水压裂液这类气体压裂液，行业内暂无成熟设备产品对其粘度、流变性、摩阻提供很好的实验测试方法。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种细管式流变仪实验系统及实验方法，用于测试co2无水压裂液的粘度以及流变性，也可以用于测试一定条件下的液体压裂液的粘度、流变性和摩阻。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种细管式流变仪实验系统，包括活塞容器一5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器一5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器一5的底部相连接；活塞容器一5的顶部另有支路，通过阀三8连接毛细管13，毛细管13一端连接由阀五12、活塞容器二11、阀四10和恒速恒压泵二9依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二22、活塞容器三23、阀十三24和恒速恒压泵三25依次组成，另一路放空支路由阀十四27控制；毛细管13两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀六14、压差传感器一15和阀八17，阀七16连接在压差传感器一15的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀九18、压差传感器二19和阀十一21，阀十20连接在压差传感器二19的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25这两个泵将活塞容器二11和活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。
所述活塞容器一5的顶部能够打开，方便注入液体试剂样品；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(由co2和某些化学试剂混合物组成)在不同温度、压力和浓度条件下粘度、流变性和摩阻性。
所述毛细管13由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，内径为d，盘绕半径d，长度为l，均可以根据测试粘度，摩阻量程，依据细管式流变仪原理灵活选取。
所述阀四10、活塞容器二11、阀五12、毛细管13、阀十二22、活塞容器三23和阀十三24及其连接管路置于控温箱26内部，方便控制实验时样品的测量温度。
所述活塞容器一5的容积比活塞容器二11、活塞容器三23大5‐20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。
所述细管式流变仪实验系统的实验方法，
(1)当测试co2压裂液时：
首先，打开活塞容器一5，将配压裂液需要的化学试剂注入其中；然后，打开阀一3，气瓶1中的co2气体一次通过冷却器2、阀一3和质量流量计4流到活塞容器一5，并且通过质量流量计4计量流到活塞容器一5中的co2气体质量，结合注入到活塞容器一5中化学试剂的质量，计算出活塞容器一5中压裂液的质量浓度，然后关闭阀一3；
打开阀二7和恒速恒压泵一6，将活塞容器一5中的co2无水压裂液加压到目标实验压力条件；然后关闭阀二7，打开阀三8、阀四10、阀五12、阀十二22和阀十三24，使得活塞容器一5中的压裂液样品充满活塞容器二11和活塞容器三23中；
依据测试量程需要，选择打开阀六14和阀八17，关闭阀七16，用压差传感器一15来测量毛细管13两端的压差；或者选择打开阀九18和阀十一21，关闭阀十20，用压差传感器二19来测量毛细管13两端的压差；
然后打开控温箱26，调节到目标实验温度；关闭阀三8，打开阀四10和阀十三24，打开恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25，将活塞容器二11，活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25中一个处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13样品恒速恒压流动，而且其两端的压差稳定；
测试一组完毕后，改变温度、压力和排量控制条件，并且交换恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25的吸取和驱替状态，继续测试下一组；
实验过程中，在一定实验条件下，选用压差传感器一15或者压差传感器二19，测得压裂液样品在毛细管13内两端的压差值，即为待测摩阻值；该值及实验温度、压力能够用计算机一并实时采集；所述毛细管13内径为d，盘绕半径d，长度为l，毛细管内流速由恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25采集，通过上述参数及细管式流变仪的原理公式，即能够计算出毛细管13内压裂液样品的粘度，经过一定时间反复测试，进而得出流变性；
实验测试结束后，打开阀十四27，将参与样品排出回收处理；
(2)当测试液体压裂液时：
只需在实验开始前，将压裂液样品注入活塞容器一5中，即开始实验测试，只是不需要注入co2气体，替他方法不变，相对测试co2压裂液的方法更加简单。
和现有技术相比较，本发明具有以下优点：
(1)可以测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(co2和少量化学试剂混合物)，在不同温度、压力、浓度条件下粘度，流变性，摩阻性。
(2)该系统设计有恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25可以保证流速平稳，可以实现高温、高压条件下对压裂液的粘度，流变性，摩阻性反复测试，而且确保测试精度。
(3)设计有两路测试压差的传感器，便于测试不同量程的粘度，流变性，确保测量精度。
(4)该系统设计有控温箱26，方便改变实验的时候，测试温度条件。
(5)毛细管13由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，盘管半径，内径，长度可以根据需要灵活设计，满足不同测试粘度、摩阻量程需要。
附图说明
图1为本发明细管式流变仪实验系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，本发明一种细管式流变仪实验系统，包括活塞容器一5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器一5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器一5的底部相连接；活塞容器一5的顶部另有支路，通过阀三8连接毛细管13，毛细管13一端连接由阀五12、活塞容器二11、阀四10和恒速恒压泵二9依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二22、活塞容器三23、阀十三24和恒速恒压泵三25依次组成，另一路放空支路由阀十四27控制；毛细管13两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀六14、压差传感器一15和阀八17，阀七16连接在压差传感器一15的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀九18、压差传感器二19和阀十一21，阀十20连接在压差传感器二19的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25这两个泵将活塞容器二11和活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。
作为本发明的优选实施方式，所述活塞容器一5的顶部能够打开，方便注入液体试剂样品；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液在不同温度、压力和浓度条件下粘度、流变性和摩阻性。
作为本发明的优选实施方式，所述毛细管13由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，内径为d，盘绕半径d，长度为l，均可以根据测试粘度，摩阻量程，依据细管式流变仪原理灵活选取。作为本发明的优选实施方式，所述阀四10、活塞容器二11、阀五12、毛细管13、阀十二22、活塞容器三23和阀十三24及其连接管路置于控温箱26内部，方便控制实验时样品的测量温度。
作为本发明的优选实施方式，所述活塞容器一5的容积比活塞容器二11、活塞容器三23大5‐20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。
本发明细管式流变仪实验系统的实验方法，
(1)当测试co2压裂液时：
首先，打开活塞容器一5，将配压裂液需要的化学试剂注入其中；然后，打开阀一3，气瓶1中的co2气体一次通过冷却器2、阀一3和质量流量计4流到活塞容器一5，并且通过质量流量计4计量流到活塞容器一5中的co2气体质量，结合注入到活塞容器一5中化学试剂的质量，计算出活塞容器一5中压裂液的质量浓度，然后关闭阀一3；
打开阀二7和恒速恒压泵一6，将活塞容器一5中的co2无水压裂液加压到目标实验压力条件；然后关闭阀二7，打开阀三8、阀四10、阀五12、阀十二22和阀十三24，使得活塞容器一5中的压裂液样品充满活塞容器二11和活塞容器三23中；
依据测试量程需要，选择打开阀六14和阀八17，关闭阀七16，用压差传感器一15来测量毛细管13两端的压差；或者选择打开阀九18和阀十一21，关闭阀十20，用压差传感器二19来测量毛细管13两端的压差；
然后打开控温箱26，调节到目标实验温度；关闭阀三8，打开阀四10和阀十三24，打开恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25，将活塞容器二11，活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25中一个处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13样品恒速恒压流动，而且其两端的压差稳定；
测试一组完毕后，改变温度、压力和排量控制条件，并且交换恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25的吸取和驱替状态，继续测试下一组；
实验过程中，在一定实验条件下，选用压差传感器一15或者压差传感器二19，测得压裂液样品在毛细管13内两端的压差值，即为待测摩阻值；该值及实验温度、压力能够用计算机一并实时采集；所述毛细管13内径为d，盘绕半径d，毛细管内流速由恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25采集，通过上述参数及细管式流变仪的原理公式，即能够计算出毛细管13内压裂液样品的粘度，经过一定时间反复测试，进而得出流变性；
实验测试结束后，打开阀十四27，将参与样品排出回收处理；
(2)当测试液体压裂液时：
只需在实验开始前，将压裂液样品注入活塞容器一5中，即开始实验测试，只是不需要注入co2气体，替他方法不变，相对测试co2压裂液的方法更加简单。