一种清水压裂液磨阻测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及清水压裂技术领域，具体涉及一种清水压裂液磨阻测试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002]清水压裂技术，是目前国内外非常规油气藏储层改造的重要工艺，主要是由清水混合减阻剂、粘土稳定剂、杀菌剂、助排剂等化学添加剂，以不同配比形式混合形成的清水压裂液进行水力压裂作业，具有成本低、无残渣、返排快、造缝能力强、有利于形成复杂缝网的优势，但也存在滤失大和携砂能力差的不足。针对低渗以及超低渗油气储层，例如页岩气储层，由于清水压裂液具有改造成本低、配置简单、吸附量低以及减阻效果明显的优点，清水压裂技术是目前页岩气储层改造作业中应用的最常用的技术。
[0003]由于清水压裂液粘度一般不大，为了改善悬沙效果，现场施工一般需要大排量注入，这样也使得管路的摩阻非常大，必须认真研宄摩阻特性。为了减小压裂液在管路中的摩阻，减轻地面泵注压力，加入的减阻剂显得十分关键。然而，实际的市场调研发现，现有的施工现场作业或实验室研宄，常用的清水压裂液磨阻测试装置多是只能测试不同排量条件下流体的磨阻特性，仪器装置功能较为单一；于是，对于实现清水压裂液在不同条件下全方面流动磨阻特性的整套测试工序便显得繁琐，甚至有些测试泵对添加剂的剪切作用十分明显，不利于准确测量，导致其实际应用受限。因此，我们发明了本系统。
[0004]本发明一种清水压裂液磨阻测试系统及测试方法可以模拟并测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)形成的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流速和不同形状、管径、长度的流动通道内的磨阻。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术存在的设备及仪器配套问题，本发明的目的在于提供了一种清水压裂液磨阻测试系统及测试方法，专门测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)形成的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流动通道内的磨阻。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]一种清水压裂液磨阻测试系统，包括内含加热系统4的稀释搅拌罐1，所述稀释搅拌罐I上端装有密封塞2和电动搅拌机3，下端装有放空阀5，并且罐内连接有温度传感器6 ;稀释搅拌罐I的出口处依次连接有第一阀7、蠕动泵8、第三阀10、内含过滤网12的压力缓冲罐11以及流量计13 ;在蠕动泵8后接有压裂液循环支路，该压裂液循环支路为流体经第二阀9流回稀释搅拌罐I ;在流量计13后连接有盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路共7条支路，在支路的流入和流出端安装有压差传感器35，然后经由第十八阀36流回稀释搅拌罐I ;其中，盘管支路为从流量计13后依次连接第四阀14、盘管15和第五阀16 ;直角管支路为从流量计13后依次连接第六阀17、直角管18和第七阀19 ;短管支路为从流量计13后依次连接第八阀20、短管21和第九阀22 ;细管支路为从流量计13后依次连接第十阀23、细管24和第^^一阀25 ;常规管支路为从流量计13后依次连接第十二阀26、常规管27和第十三阀28 ;粗管支路为从流量计13后依次连接第十四阀29、粗管30和第十五阀31 ;长管支路为从流量计13后依次连接第十六阀32、长管33和第十七阀34。
[0008]所述电动搅拌机3上端配置有电机，通过电机，在向稀释搅拌罐I中加入添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)后，低速搅拌，溶解固态添加剂，防止粉末状固体粘结在壁面、罐底以及在清水中固结成团。
[0009]所述压力缓冲罐11的体积至少应在测试流体体积的5倍以上，以便更好的发挥缓冲，消减压力脉冲作用。
[0010]通过控制所述盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路两端的阀门，能够灵活选取7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试；其中，7条支路测试通道，以常规管27作为标准，短管21和长管33与其相比仅管长不同；细管24和粗管30与其相比仅管径不同；盘管15和直角管18与其相比仅管的形状不同。通过控制相应支路两端阀门的开关，能够选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响；7条测试支路，应保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。
[0011]所述系统中的温度传感器6、蠕动泵8、流量计13和压差传感器35均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量、压差和泵排量，采集的数据经处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图。
[0012]系统中所有的连接管线均采用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
[0013]所述的一种清水压裂液磨阻测试系统的测试方法，实验前通过调节放空阀5，对稀释搅拌罐I进行清洗，然后向罐中注入定量的清水并选用相应的支路进行清水的磨阻压降测试，再加入事先配置好的不同配比的添加剂，其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例，使用电动搅拌机3进行搅拌，若含有固态添加剂，则搅拌到固态添加剂完全溶解，直至稀释搅拌罐I中明显看不到添加剂的存在；然后取出电动搅拌机3，关闭稀释搅拌罐I上端的密封塞2，再关闭第三阀10，调节加热系统4的参数，打开第一阀7和第二阀9，连接压裂液循环支路，通过调节蠕动泵8参数，使得清水压裂液各处流体性质一致；然后打开第三阀10和第十八阀36，将混合均匀的清水压裂液经由压力缓冲罐11中过滤网12过滤并稳定流量后，通过控制各条支路两端的阀门，灵活选取盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路等7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试。
[0014]和现有技术相比较，本发明具备如下有益效果:
[0015](I)本发明可以专门模拟并测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)情况下的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流速和不同形状、管径、长度的流动通道内的磨阻特性。
[0016](2)本发明中稀释搅拌罐I下端设计有放空阀5，方便排空和清洗；同时能够根据需要，可以调节内置加热系统4的参数，来适量加热清水压裂液，控制压裂液温度。
[0017](3)本发明中电动搅拌机3，上端配置有适当型号电机，通过设定相关参数，用于在向稀释搅拌罐I中加入添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)后，低速搅拌，溶解固态添加剂，防止粉末状固体粘结在壁面、罐底以及在清水中固结成团。
[0018](4)本发明中温度传感器6，可以实时监测稀释搅拌罐I中清水压裂液的温度，从而便于控制压裂液流体流动参数。
[0019](5)本发明中蠕动泵8，泵机输送的流体只接触泵管，不接触泵体，对压裂液无污染；且其密封性良好，具有良好的自吸能力，可防止管路中压裂液的回流；另外，除可以调节一定范围内压力以及流体排量外，蠕动泵8还具有低剪切力的特点，是输送剪切敏感、侵蚀性强流体的理想工具，从而可以减少或避免工作泵对清水压裂液中高分子添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)的剪切，从而维持有效的压裂液体系。
[0020](6)本发明中第二阀9，安装在蠕动泵8和稀释搅拌罐I之间，可以连通压裂液循环支路，从而循环流体，使得清水压裂液中清水与不同配比的添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)充分混合均匀。
[0021](7)本发明中压力缓冲罐11，内含过滤网12，不仅可以过滤掉清水压裂液中可能未充分溶解的极少量固体，还可用于减少因蠕动泵8的工作脉冲而造成的输送压力脉冲波动，控制管路中流量的稳定。
[0022](8)本发明中压差传感器35，安装在支路的流入和流出端，通过控制7条支路两端阀门的打开和关闭，可以测得对应长度、管径和形状的管道两端的压差；且与常规压力传感器相比，具有精度大、稳定性高、测试误差较小的优势。
[0023](9)本发明中7条支路测试通道，以常规管27作为标准，短管21和长管33与其相比仅管长不同；细管24和粗管30与其相比仅管径不同；盘管15和直角管18与其相比仅管的形状不同。通过控制相应支路两端阀门的开关，可以选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；还可以选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响。7条测试支路，应尽量保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。
[0024](10)本发明中温度传感器6、蠕动泵8、流量计13、压差传感器35等仪器均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量、压差和泵排量，采集的数据经处