一种清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水力压裂技术领域，特别涉及一种清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002]针对致密低渗非常规油气藏的大规模开发，为了提高工业生产价值，储层改造技术是一种尤为重要的技术，而目前最常见的便是水力压裂技术。水力压裂技术主要是指通过地面高压泵设备将清水压裂液增压至超过井底附近油层岩石的破裂压力，从而产生裂缝。此时，必须要向油层中注入携砂液，不仅可以继续使得裂缝继续向前扩展，并且可以在裂缝中铺设一定厚度的支撑剂使其保持张开状态。
[0003]然而，由于具体化学添加剂的不同或者由于压裂液种类的不同，不同条件下的清水压裂液往往在携砂能力方面存在较大差异。而现在市场上对于清水压裂液携砂性能的测试系统及设备，还没有较为成熟的、可普遍应用于现场和实验室研宄的产品销售。
[0004]因此，我们发明了本测试系统。本发明一一清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法可以模拟并测试不同添加剂配比下的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同含砂量以及不同排量下的悬砂运移能力。
[0005]此外，随着钻遇岩层深度的加深和岩石强度的增大以及越来越复杂的地层特性，石油钻完井过程中遇到的复杂情况日趋多样化，为了提高钻速，我们需要通过循环钻井液以有效地运移出井底岩肩。而该清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法，同样适用于部分常规水基钻井液携砂能力测试，例如测试冻胶型钻井液的携砂性能。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术存在的设备及仪器不配套的问题，本发明的目的在于提供了一种清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法，专门测试不同添加剂配比的清水压裂液(或者部分水基钻井液)在不同温度、不同压力、不同含砂量、不同排量条件下的悬砂运移能力；另外，该发明也可适用于部分常规水基钻井液携砂性能的测试。
[0007]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0008]一种清水压裂液携砂能力测试系统，主要包括支撑剂输送系统、固液两相混合系统和水平携砂运移系统；所述支撑剂输送系统包括支撑剂储罐I以及与支撑剂储罐I连通的螺旋输送机3，支撑剂储罐I和螺旋输送机3的承载体是第一电子天平2 ;所述固液两相混合系统包括加热容器7，插入加热容器7内的搅拌棒6和温度传感器8，带动搅拌棒6搅拌的交流伺服电机5，在加热容器7和清水压裂液储罐连通的管路上设置有质量流量计4，固液两相混合系统的承载体是第二电子天平9 ;所述水平携砂运移系统主要包括螺杆泵10，通过螺杆泵10与加热容器7连通的水平携砂观测仪13，在螺杆泵10与水平携砂观测仪13连通的管路上设置有压力计11和第一阀12，所述水平携砂观测仪13水平放置，采用“上进上出”的流动方式，其上设置有水平携砂仪进液口 14和水平携砂仪排液口 15，水平携砂观测仪13外层的水平携砂仪筒体18正视面由透明材料制成并且在底部标注有刻度，在水平携砂仪进液口 14和水平携砂仪排液口 15之间设计有等间距分布的挡板17 ;所述水平携砂仪排液口 15通过第二阀19与压裂液回收装置20连通。
[0009]通过设定螺旋输送机3的参数，使得支撑剂以预设速度送入螺旋输送机3。
[0010]所述质量流量计4连接事先配置好的不同配比的清水压裂液。
[0011]所述加热容器7内含加热系统，能够调节温度，通过温度传感器8，能够实时监测加热容器内部测试液温度。
[0012]所述螺杆泵10，不仅能够调节携砂压裂液的排量和压力，而且对于这种含支撑剂的固液混合体系具有很好的输送效果。
[0013]所述支撑剂储罐I中所用的支撑剂砂砾均用荧光或染液处理，以便观测。
[0014]从加热容器7到水平携砂观测仪13之间的连接管线采用保温材料包裹。
[0015]所述第一电子天平2、螺旋输送机3、质量流量计4、交流伺服电机5、加热容器7、温度传感器8、第二电子天平9和螺杆泵10和压力计11均连接数字采集控制卡，用于分别采集质量、转速、流量、频率、温度、压力与泵排量，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，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
[0016]上述所述的清水压裂液携砂能力测试系统的测试方法，首先打开第一电子天平2和第二电子天平9，并校准置零；将处理标记过的支撑剂颗粒即砂砾填满支撑剂储罐I中，然后设定螺旋输送机3的转速，将支撑剂储罐I中的支撑剂输送入加热容器7中，并经质量流量计4注入一定量的事先配置好添加剂的清水压裂液；然后设定加热容器7的温度，调整交流伺服电机5的频率，通过搅拌棒6将支撑剂颗粒与压裂液搅拌均匀，使其处于一种动态的平衡状态；紧接着打开第一阀12和第二阀19，设定螺杆泵10的排量，混合后的携砂压裂液依次经过压力计11和第一阀12后进入水平悬砂观测仪13 ;通过观测水平携砂仪观测仪13的支撑剂沉积16的分布或者透明窗刻度线，能够计量不同添加剂配比情况下的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同含砂量和不同排量的悬砂运移性能；之后通过第二阀19进入压裂液回收装置20进行回收处理。
[0017]和现有技术相比较，本发明具备如下优点:
[0018](I)本发明是专门模拟并测试不同添加剂配比清水压裂液在不同温度、不同压力、不同含砂量和不同排量情况下的悬砂性能和运移性能相关的携砂能力。
[0019](2)本测试系统及测试方法同样适用于部分常规水基钻井液的携砂能力测试，以研宄钻井液携砂能力对提高钻速的影响。
[0020](3)本系统中支撑剂储罐I底部设有开口，通过设定螺旋输送机3的参数，可使得支撑剂以一定速度送入螺旋输送机3，减少了支撑剂的输送损失。
[0021](4)本系统中质量流量计4连接事先配置好的不同配比的清水压裂液，从而直接计量清水压裂液的输入流量。
[0022](5)本系统中加热容器7内含加热系统，通过设定相关参数，可以调节温度，模拟地层条件下的温度，且其外端设计有温度传感器8，可以实时监测加热容器内部测试液温度。
[0023](6)本系统中螺杆泵10，不仅可以调节携砂压裂液的排量和压力，而且对于这种含支撑剂的固液混合体系具有很好的输送效果。
[0024](7)本系统中水平携砂观测仪13，由于水平携砂仪进液口 14前后流通面积的骤然变化，携砂液流速会明显减慢，采用“上进上出”的流动方式，不仅可以检测入口处的支撑剂沉降特征，还能减少出口处支撑剂涌入管线，堵塞后续管路；通过观测水平携砂仪观测仪的沉积分布或者透明窗刻度线，可以计量不同情况下的清水压裂液的悬砂运移性能。
[0025](8)本系统中支撑剂储罐I中所用的支撑剂砂砾均用荧光或其他染液等明显处理标记，以便观测。
[0026](9)本系统中从加热容器7到水平携砂观测仪13之间的管线采用保温材料包裹，防止热量散失对实验结果产生影响。
[0027](10)本系统末端接有压裂液回收装置20，以便对携砂液进行回收处理，防止造成污染。
[0028](11)本系统中第一电子天平2、螺旋输送机3、质量流量计4、交流伺服电机5、加热容器7、温度传感器8、第二电子天平9和螺杆泵10、压力计11均连接数字采集控制卡，用于采集质量、转速、流量、频率、温度、