一种压裂液摩阻测定装置、压裂液配制系统及压裂设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种压裂液摩阻测定装置、压裂液配制系统及压裂设备，属于油气开采技术领域。


背景技术：

2.水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施。水力压裂就是利用地面的高压泵，通过井筒向油层挤注压裂液，当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力。当这种压力超过井底附近油层岩石破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。
3.压裂液摩阻测试仪是测试压裂液流动过程中摩阻的实验仪器，用来评价降阻剂的降阻效果。为了能够在压裂、配液现场推广使用，需要研制出一种测压裂液摩阻装置，为压裂施工提供精准数据，提高施工预判的准确性。但现有压裂液摩阻测试仪价格昂贵，并且不能移动，需要在施工现场取样返回实验室测定，费时费力，配液现场、压裂施工现场使用效果较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种压裂液摩阻测定装置，用于在实验室测定压裂液摩阻；同时提供一种压裂液配制系统，用于在压裂液配制现场测定压裂液摩阻；还提供一种压裂设备，用于在压裂施工现场测定压裂液摩阻。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种压裂液摩阻测定装置，包括测量部和循环部，所述测量部包括测试管路以及测试管路两端设置的第一压力表和第二压力表；所述循环部与测量部首尾连接形成循环回路，循环部用于驱动待测量压裂液样本在测试管路中循环流动；所述循环部包括依次串联的离心泵、调压泵和用于盛放或添加待测量压裂液样本的样品池；所述调压泵设置于循环回路上第二压力表的下游。
6.本实用新型的有益效果是：实现实验室测定压裂液摩阻，便于压裂液体系的优化研究。
7.进一步地，在上述压裂液摩阻测定装置中，所述循环部还包括回流阀，所述回流阀一端连接到离心泵输出端，另一端连接到离心泵输入端，用于调节整个回路的流量。
8.进一步地，在上述压裂液摩阻测定装置中，所述循环部还包括流量计，所述流量计设置于循环回路上第一压力表的上游，用于测量循环回路的流量。
9.进一步地，在上述压裂液摩阻测定装置中，所述测试管路为内壁平整光滑的钢材质管路。
10.本实用新型还提供了一种压裂液配制系统，包括测量部和循环部，所述测量部包括测试管路以及测试管路两端设置的第一压力表和第二压力表；所述循环部与测量部首尾连接形成循环回路，循环部用于驱动待测量压裂液样本在测试管路中循环流动；所述循环部包括依次串联的离心泵、调压泵和用于盛放或添加待测量压裂液样本的样品池；所述调
压泵设置于循环回路上第二压力表的下游。
11.本实用新型的有益效果是：实现实验室测定压裂液摩阻，便于压裂液体系的优化研究。
12.进一步地，在上述压裂液配制系统中，所述循环部还包括回流阀，所述回流阀一端连接到离心泵输出端，另一端连接到离心泵输入端，用于调节整个回路的流量。
13.进一步地，在上述压裂液配制系统中，所述循环部还包括流量计，所述流量计设置于循环回路上第一压力表的上游，用于测量循环回路的流量。
14.进一步地，在上述压裂液配制系统中，所述测试管路为内壁平整光滑的钢材质管路。
15.本实用新型还提供了一种压裂设备，包括测量部和循环部，所述测量部包括测试管路以及测试管路两端设置的第一压力表和第二压力表；所述循环部与测量部首尾连接形成循环回路，循环部用于驱动待测量压裂液样本在测试管路中循环流动；所述循环部包括依次串联的离心泵、调压泵和用于盛放或添加待测量压裂液样本的样品池；所述调压泵设置于循环回路上第二压力表的下游。
16.本实用新型的有益效果是：实现实验室测定压裂液摩阻，便于压裂液体系的优化研究。
17.进一步地，在上述压裂设备中，所述循环部还包括回流阀、流量计，所述回流阀一端连接到离心泵输出端，另一端连接到离心泵输入端，用于调节整个回路的流量；所述流量计设置于循环回路上第一压力表的上游，用于测量循环回路的流量。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.其中1为上流压力表、2为流量计、3为回流阀、4为离心泵、5为调压阀、6为下流压力表、7为样品池、8为测试管路。
具体实施方式
20.现有压裂液摩阻测试特点、计算方法，对测压裂液摩阻方法改进得出如下结论：压裂液摩阻测试要克服一定的阻力，要求设计出压裂液摩阻测试选用钢材质；压裂液摩阻测试管路光滑、平直，要求设计出压裂液摩阻测试选用特殊加工的管路；压裂液摩阻测试要测上游压力、下游压力，要求设计出压裂液摩阻测试选用上下游两个压力表；压裂液摩阻测试要测流量，要求设计出压裂液摩阻测试选用流量计；压裂液摩阻测试需要样品，要求设计出压裂液摩阻测试选用样品池；压裂液摩阻测试需要压裂液流动，要求设计出压裂液摩阻测试选用动力设备。
21.综合结论：通过分析现有压裂液摩阻测试特点、计算方法，需要设计出一种测试管路平直、光滑、耐压钢材质，配套压力表、流量计的压裂液摩阻测试工艺装置，为压力施工提供精准数据，提高施工预判的准确性。
22.此外根据达西公式：
23.24.其中：q——单位时间内流体通过测试管路的流量，cm3/s；k——流体渗透率；a——流体通过测试管路的截面积，可通过测试管路的直径d计算得到，cm2；p1——液体通过测试管路前的压力，mpa；p2——液体通过测试管路后的压力，mpa；μ——液体的粘度，pa
·
s；l——测试管路长度，cm。
25.变换得到渗透率公式：
[0026][0027]
代入测量值计算可得到样品的渗透率。
[0028]
由此计算压裂管管路摩阻
[0029][0030]
其中：rf——压裂管管路摩阻，mpa；p1——液体通过测试管路前的压力，mpa；p2——液体通过测试管路后的压力，mpa；q——单位时间内流体通过测试管路的流量，cm3/s；l——测试管路长度，cm；d——测试管路的直径，cm；q——单位时间内流体通过压裂管路的流量，cm3/s；l——压裂管路长度，cm；d——压裂管路的直径，cm。
[0031]
上述压裂管路为施工现场压裂液注入井口的管路，根据上式可以得到压裂管管路摩阻与(p
1-p2)成正比。
[0032]
压裂液摩阻测定装置实施例：
[0033]
本实用新型提供了一种压裂液摩阻测定装置，如图1所示，包括测量部和循环部，所述测量部包括测试管路以及测试管路两端设置的上流压力表1和下流压力表6；所述循环部与测量部首尾连接形成循环回路，循环部用于驱动待测量压裂液样本在测试管路中循环流动。
[0034]
循环部包括依次串联的离心泵4、调压泵5、用于盛放或添加待测量压裂液样本的样品池7、回流阀3、流量计2；调压泵5设置于循环回路上下流压力表6的下游；回流阀3一端连接到离心泵4输出端，另一端连接到离心泵4输入端，用于调节整个回路的流量；流量计2设置于循环回路上上流压力表1的上游，用于测量循环回路的流量。压裂液摩阻测试要克服一定的阻力，并且尽量减小测试管路8对摩阻测量的影响，因此测试管路8为内壁平整光滑的钢材质管路。
[0035]
在测量压裂液摩阻时，首先将样品加入样品池7，启动离心泵4，用回流阀3调节流量，使用调压阀5调节下游压力，待流量稳定后，读出流量计2的示数q、上游压力表1的示数p1、下游压力表6的示数p2。使用流速旋转粘度计测出压裂液的粘度μ，测试管路的直径d、长度l均为给定数据。
[0036]
则根据
[0037][0038]
得到渗透率k，且根据(p
1-p2)比较看出摩阻大小顺序为，滑溜水《线性胶《清水，操作简单，利于压裂液配制。
[0039]
压裂液配制系统实施例：
[0040]
本实用新型还提供了一种压裂液配制系统，采用了上述压裂液摩阻测定装置，具体装置结构与测量步骤与上述压裂液摩阻测定装置相同，故在此不再赘述。
[0041]
压裂设备实施例：
[0042]
本实用新型还提供了一种压裂设备，采用了上述压裂液摩阻测定装置，具体装置结构与测量步骤与上述压裂液摩阻测定装置相同，故在此不再赘述。