一种高参数压裂液性能测试评价装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气田开发地质改造过程中压裂液性能测试的实验装置。
【背景技术】
[0002]随着国家经济的快速发展，能源消费水平特别是油气资源的消耗量也在逐年快速增长。2014年，我国全年净进口石油3.08亿吨，石油对外依存度达到59.5% ;天然气进口量为590亿立方米，同比增长11.5%，对外依存度上升至32.2%，并且均呈现逐年上升的态势。我国已探明的人均石油剩余可采储量仅为世界平均储量的十分之一，而其中低渗透油气远景资源量分别占全国总资源量的49%和42.8%。未来我国油气产量中低渗透油气所占比例将持续增大。低渗一特低渗油气藏具有孔隙度低，可渗透性差的特点。这一地质特征决定了其油气勘探及开采的难度和费用巨大，必须采用先进的增产开采技术才能取得经济开采价值并实现增储上产。因此实施压裂改造技术正是解决现阶段我国油气开发过程中所面临困难的最有效手段之一。水力压裂技术应用最早始于1947年，在美国德克萨斯州开展了实验研究，并取得了增产效果，之后随着技术的逐渐进步，取得了很大的发展。水力压裂主要是通过地面高压栗组将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压，此压力在超过井底附近地应力及岩石的抗张强度后在地层形成裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使油气井达到增产增注的目的。近年来，国外将水力压裂技术广泛应用于低渗透率油气田的开发中，并起到了显著的作用。据统计，美国石油储量的25%?30%是通过压裂增产达到经济开采条件的。这种技术使原来没有工业价值的油气田成为了具有一定产能的油气田，其意义已远远超过了一口井的增产增注作用。一般来说，油气井在压裂之后，单井日产量要比压裂前高3?5倍。同时油气井产量一旦递减到压裂之前还可以进行重复压裂。
[0003]压裂液是压裂改造过程中应用到的具有一定黏度的液体，施工中压裂液作为一种载体输送支撑剂进入管道，输送至地层，然后深入裂缝，防止压后裂缝通道的闭合，扩展裂缝宽度以及产生并支撑长裂缝，进而形成高导流能力通道，同时，在地层中压裂液会从高粘度恢复到低粘度最终在开井后实现返排。另外地层压裂过程中压裂液的配伍性的好坏，会对整个压裂施工成功与否起到关键性的作用。
[0004]经过半个多世纪的发展，压裂液已由单一的纯植物胶体系发展到现在的包括泡沫压裂液、0)2基压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等多体系的现状，但对于其性能的检测仍然存在若干需要解决的问题，主要表现在:目前还没有能模拟实际施工条件下泡沫压裂液的流变特性、换热特性、滤失及岩心伤害性能和泡沫压裂液可视化的气泡形态、尺寸及流型测试的多功能综合型实验系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可实现模拟工程施工工况条件下的高参数(多30MPa，^ 100°c )压裂液性能测试的实验装置。其中，压裂液包括水基压裂液、水基泡沫压裂液、干法压裂液液等；性能包括流变特性、摩阻特性、换热特性、滤失特性及岩心伤害性能、泡沫压裂液的可视化气泡形态和流型。
[0006]为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的。
[0007]—种高参数压裂液性能的测试评价装置，其特征在于，包括液态0)2栗注单元、水基压裂液基液栗注单元、起泡剂栗注单元、发泡及加热单元、换热测试单元、流变及摩阻测试单元、滤失及岩心伤害测试单元，所述CO2栗注单元出口连接发泡及加热单元中泡沫发生器的气路进口 ；所述水基压裂液基液栗注单元的出口连接泡沫发生器的液路进口 ；所述起泡剂栗注单元通过一个分流三通分别连接0)2栗注单元和水基压裂液基液栗注单元的出口管路；所述发泡及加热单元的出口通过三分支管路及阀门连接流变及摩阻测试单元、换热测试单元、滤失及岩心伤害测试单元；所述换热测试单元通过两分支管路及阀门连接流变及摩阻测试单元、滤失及岩心伤害测试单元；所述流变及摩阻测试单元与滤失及岩心伤害测试单元连接。
[0008]上述方案中，所述的CO2栗注单元包括液态CO2储罐，通过管道依次与截止阀、质量流量计及液态CO2高压栗串联后再与泡沫发生器的气路进口相连；在高压柱塞栗与泡沫发生器之间管道上连接CO2缓冲容器，缓冲器之后管道缠绕加热带。
[0009]所述的水基压裂液基液栗注单元:溶液池通过管道依次与截止阀、齿轮栗、y型过滤器、流量计、高压柱塞栗和止回阀串联后再与泡沫发生器的液路进口相连；在高压柱塞栗与泡沫发生器之间管道上连接缓冲容器。
[0010]所述起泡剂栗注单元包括水罐，水罐通过管道依次与截止阀、y型过滤器、质量流量计、柱塞式计量栗、高压活塞容器和止回阀串联后再通过分流三通分别与水基压裂液基液栗注单元、CO2栗注单元的中间管道连接。
[0011]所述压裂液发泡及加热单元由泡沫发生器和加热器组成，泡沫发生器出口连接加热器。
[0012]所述换热测试单元包括垂直换热套管，其壳侧通过冷却循环栗、缓冲容器、流量计形成循环回路，管侧出口通过三通分别连接流变及摩阻测试单元。
[0013]所述流变及摩阻测试单元包括缓冲容器，通过管道依次与高压气液混输栗、流量计、换热器、流变测试段连接形成循环回路；在循环回路旁路上连接高压视窗容器。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0015]1、0)2栗注单元、水基压裂液基液栗注单元及起泡剂栗注单元均设置闭环流量控制程序，在远端控制面板上输入所需流量值，传输至栗的变频器上，使栗输出所需流量。当流量计检测的流量发生波动时，通过控制程序自动调节变频器输出，从而使流量稳定。
[0016]2、高压柱塞栗出口安装压力控制程序，当系统压力超过设定压力时，程序反馈信号，实现自动停栗，确保系统和人员的安全。
[0017]3、低温液态CO2储罐通过质量流量计直接连接CO 2高压柱塞栗。CO 2栗注单元后方管道缠绕加热带，加热低温液态co2，防止遇水结冰。
[0018]4、流变及摩阻测试单元，采用闭合回路，当压裂液充满回路时，启动高压气液混输栗，从而泡沫流体在闭合回路内循环流动。
[0019]5、摩阻测试单元管道上设置50MPa的可视旁路，采用高速摄像技术记录高压的泡沫结构形态及泡沫流体的流型。
[0020]6、岩心伤害测试单元采用闭合回路、循环剪切泡沫压裂液测试其动态滤失特性，并且循环剪切部分与流变及摩阻测试单元公用高压气液混输栗、高压缓冲罐和流量计。
【附图说明】
[0021]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0022]图1是本发明装置的整体结构示意图。
[0023]图中:V01.溶液池；V02.水罐；V03.液态CO2储罐；P01.齿轮栗；P02.高压柱塞栗；P03.柱塞式计量栗;P04.CO2高压柱塞栗；Ε01.流量计；Ε02.电接点压力表;Υ01、Υ02.y型过滤器;V04-V06.缓冲容器;Ε13.加热带;Ε12.泡沫发生器;Ε14.加热器;Ε15.换热套管；V07.缓冲容器；V08.高压缓冲容器；V09.高压可视容器；Ε16.低温恒温槽；Ε17.换热器；Ρ06.冷却循环水机；Ρ07.高压气液混输栗；Ε09-Ε11.罗斯蒙特差压变送器；Ε03.静滤失岩心夹持器；Ε04.动滤失岩心夹持器；Ε05.气液分离器；Ε06.气液分离器；Ε07.电子天平；E08-F.皂膜流量计；E08-G.玻璃管流量计；VlL模拟地层水罐；V12.模拟油罐；V13.煤油罐；V14.活塞容器；Ρ09.平流栗；Ρ10.高压恒流栗；Pll.手动压力栗；V10.氮气瓶；V17.烧杯；V15.气体缓冲罐；V16.储液箱；V18.清洗溶液池；V19.中间容器，B01、B02背压阀
【具体实施方式】
[0024]参照图1，一种用于油气藏地质改造的高参数压裂液性能的测试评价装置，由以下十个单元构成:
[0025](1)0)2栗注单元
[0026]液态CO2储罐V03出口依次连接截止阀、质量流量计E01-FIC301、液态CO 2高压柱塞栗P04，经柱塞栗流出的液态0)2进入压裂液发泡及加热单元中的泡沫发生器E12的一个入口，其中在CO2高压柱塞栗P04的出口安装电接点压力表和安全阀，在柱塞栗P04之后管道通过一个三通连接起泡剂栗注单元的出口，并在此管道上安装CO2缓冲容器和铺设加热带；质量流量计EOl与高压柱塞栗P04通过程序组成一闭环控制系统，时刻控制高压栗的输出，维持输出流量稳定。
[0027](2)水基压裂液基液栗注单元
[0028]包括溶液池VO1、齿轮栗PO 1、高压柱塞栗P02、流量计EO1-FIC101等。溶液池VOl出口管与齿轮栗POI连接，并形成循环回路，实现压裂液基液的配制及搅拌剪切处理，搅拌栗出口连接I型过滤器、流量计和高压柱塞栗P02，经柱塞栗流出的压裂液进入压裂液发泡及加热单元中的泡沫发生器E12的另一个入口。在柱塞栗P02之后管道通过一个三通连接起泡剂栗注单元的出口 ；流量计EOl与高压柱塞栗P02通过程序组成一闭环控制系统，时刻控制高压栗的输出，维持输出流量稳定。
[0029](3)起泡剂栗注单元
[0030]包括水罐V02、连接水罐的Y型过滤器、质量流量计E01-FIC201、与流量计形成闭环控制的柱塞式计量栗P03、连接柱塞式计量栗的活塞容器V14，最后通过分流三通分别连接CO2栗注单元和常规压裂液基液栗注单元的出口管道，其中，中间容器V19用于给活塞容器V14填充液体，同样管道上安装止回阀和小型缓冲容器V05。
[0031](4)发泡及加热单元
[0032]包括泡沫发生器E12，泡沫发生器出口通过加热器E14，被一个三通分为两路，一路连通换热测试单元中的换热套管E15;另一路管道通过分支管连接流变及摩阻测试单元、滤失及岩心伤害测试单元及实验系统出口的背压阀B02，其中，在加热器E14出口安装测温点，与加热器组成闭环控制系统，控制加热功率，使输出流体温度恒定。
[0033](5)换热测试单元
[0034]包括垂直换热套管E15、冷却循环栗P06、缓冲容器V03和流量计E01-FR