高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于压裂液滤失伤害实验系统技术领域，具体涉及一种高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统。
【背景技术】
[0002]在油气藏压裂过程中，压裂液向地层的滤失是不可避免的，由于压裂液的滤失使得压裂效率降低，造缝体积减小，同时，压裂液会对地层产生一定的伤害，因此研究压裂液的滤失伤害特性对裂缝几何参数的计算和对地层损害的认识都是必不可少的。泡沫压裂液是近些年发展起来的用于低压低渗油气层改造的新型压裂液，其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等，研究表明，压力、温度、剪切速率等对泡沫压裂液的流变特性影响显著，而且在实际的压裂过程中，泡沫压裂液处于高温、高压、高剪切速率状态，因此，泡沫压裂液的滤失伤害特性必须在高温、高压、动态剪切条件下进行测试，这样才能反映压裂施工条件下真实的滤失和伤害情况，现有的泡沫压裂液滤失伤害评价系统大多基于常规水基压裂液滤失伤害系统设计，不能模拟动态剪切条件下泡沫液的动态滤失和伤害，且测试的温度和压力范围有限，不适用于高温高压泡沫压裂液滤失伤害的评价。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统，该实验系统设计合理，能够有效模拟实际施工条件下泡沫压裂液的动态和静态滤失及伤害，能够测试不同压裂液体系、添加剂等对压裂液动静态滤失性的影响，以及温度、压力、泡沫质量对动静态滤失性和岩心伤害的影响。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0005]本发明公开的高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统，包括用于制备高温高压泡沫压裂液的供液单元，用于存储及输送高温高压泡沫压裂液的动力单元以及用于滤失量及伤害测试的滤失伤害单元；
[0006]所述供液单元，包括溶液池、第一高压柱塞栗、二氧化碳储罐、第二高压柱塞栗、泡沫发生器及加热器；溶液池的出液端与第一高压柱塞栗的进液端相连，二氧化碳储罐的出液端与第二高压柱塞栗的相连，第一高压柱塞栗和第二高压柱塞栗的出液端均连接至泡沫发生器的进液端，泡沫发生器的出液端与加热器相连；
[0007]所述动力单元，包括模拟地层水罐、模拟油罐、平流栗、煤油罐、高压恒流栗及活塞容器组，活塞容器组由相互并联的1#活塞、2#活塞及3#活塞组成；模拟地层水罐和模拟油罐的出液端均通过管路与平流栗相连，平流栗通过管路连接至1#活塞，加热器出液端的管路分支连接至活塞容器组；煤油罐一端与高压恒流栗相连，另一端与活塞容器组相连；
[0008]所述滤失伤害单元，包括缓冲容器、气液混输栗、第一岩心夹持器、第二岩心夹持器及气液分离器；加热器的出液端通过管路与缓冲容器的进液端相连，缓冲容器的出液端通过管路与气液混输栗相连，气液混输栗通过管路连接至第二岩心夹持器的入口端，第二岩心夹持器的出口端通过管路与气液分离器相连；活塞容器组的出液端通过管路与第一岩心夹持器的入口端相连，第一岩心夹持器的出口端通过管路与气液分离器相连。
[0009]在第一岩心夹持器的入口端通过三通阀分别连接有玻璃管流量计和皂膜流量计。
[0010]第一岩心夹持器的出口端通过四通阀连接有氮气瓶。
[0011]气液分离器通过管路连接有烧杯和电子天平。
[0012]在加热器和缓冲容器之间的管路上分支出一条管路，在该管路上依次设有背压阀、分尚器和气体缓冲罐，在分尚器底部设有储液箱。
[0013]第一岩心夹持器和第二岩心夹持器均通过管路与手动压力栗相连。
[0014]在第二岩心夹持器与气液分离器相连的管路上设有回压阀。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0016]本发明构建了高参数的高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统，该系统由供液单元、动力单元及滤失伤害单元组成，供液单元能够随时制备得到实验所需的泡沫压裂液，然后由动力单元完成储存与输送，本发明的系统设计合理，各个单元配合工作，能够在滤失伤害单元模拟实际工况条件下研究C02干法/泡沫压裂液的动态滤失速度、滤失量、滤失系数随温度、压力、剪切速率、泡沫质量等因素的变化规律；能够通过模拟co2干法/泡沫压裂液在人工裂缝附近的压力分布，确定压裂液滤失带厚度及累计滤失量等参数随滤失时间的变化；能够通过对滤失前后岩心渗透率的测量，得出压裂液对于岩心的动态滤失伤害率，并研究伤害率受温度、压力、泡沫质量等因素的影响规律；综合泡沫压裂液的岩心伤害、滤失及泡沫压裂液的有效粘度特性，实现对于压裂液体系的优化及筛选。
【附图说明】
[0017]图1为本发明高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统结构框图；
[0018]其中，1为溶液池；2为高压柱塞栗1 ;3为二氧化碳储罐；4为高压柱塞栗2 ;5为泡沫发生器；6为加热器；7为缓冲容器；8为气液混输栗；9为模拟地层水罐；10为模拟油罐；11为平流栗；12为煤油罐；13为高压恒流栗；14为活塞容器；15为手动压力栗；16为氮气瓶；17为岩心夹持器1 ;18为玻璃管流量计；19为皂膜流量计；20为岩心夹持器2 ;21为气液分离器；22为烧杯；23为电子天平；24为气体缓冲罐；25为储液箱；26为分离器；27为四通阀；28为回压阀；29为背压阀。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0020]参见图1，本发明的高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验系统，包括用于制备高温高压泡沫压裂液的供液单元，用于存储及输送高温高压泡沫压裂液的动力单元以及用于滤失量及伤害测试的滤失伤害单元；
[0021]所述供液单元，包括溶液池1、第一高压柱塞栗2、二氧化碳储罐3、第二高压柱塞栗4、泡沫发生器5及加热器6 ;溶液池1的出液端与第一高压柱塞栗2的进液端相连，二氧化碳储罐3的出液端与第二高压柱塞栗4的相连，第一高压柱塞栗2和第二高压柱塞栗4的出液端均连接至泡沫发生器5的进液端，泡沫发生器5的出液端与加热器6相连；
[0022]所述动力单元，包括模拟地层水罐9、模拟油罐10、平流栗11、煤油罐12、高压恒流栗13及活塞容器组14，活塞容器组14由相互并联的1#活塞、2#活塞及3#活塞组成；模拟地层水罐9和模拟油罐10的出液端均通过管路与平流栗11相连，平流栗11通过管路连接至1#活塞，加热器6出液端的管路分支连接至活塞容器组14 ;煤油罐12 —端与高压恒流栗13相连，另一端与活塞容器组14相连；
[0023]所述滤失伤害单元，包括缓冲容器7、气液混输栗8、第一岩心夹持器17、第二岩心夹持器20及气液分离器21 ;加热器6的出液端通过管路与缓冲容器7的进液端相连，缓冲容器7的出液端通过管路与气液混输栗8相连，气液混输栗8通过管路连接至第二岩心夹持器20的入口端，第二岩心夹持器20的出口端通过管路与气液分离器21相连；活塞容器组14的出液端通过管路与第一岩心夹持器17的入口端相连，第一岩心夹持器17的出口端通过管路与气液分离器21相连。在第一岩心夹持器17的入口端通过三通阀分别连接有玻璃管流量计18和皂膜流量计19。第一岩心夹持器17的出口端通过四通阀27连接有氮气瓶16。气液分离器21通过管路连接有烧杯22和电子天平23。第一岩心夹持器17和第二岩心夹持器20均通过管路与手动压力栗15相连。在第二岩心夹持器20与气液分离器21相连的管路上设有回压阀28。
[0024]在加热器6和缓冲容器7之间的管路上分支出一条管路，在该管路上依次设有背压阀29、分尚器26和气体缓冲罐24，在分尚器26底部设有储液箱25。
[0025]本发明的实验系统的设计依据《中华人民共和国石油天然气行业标准(SY/T5107-1995)》，供液单元及动力单元主要实现泡沫压裂液的制备和供给；滤失伤害测试单元主要实现静态及动态剪切条件下的滤失量的测试和伤害测试，动态测试主要由气液混输栗提供动力，实验系统的压力范围为0-50MPa，温度范围为室温-180°C。
[0026]本发明的系统在使用时:
[0027]供液单元主要为滤失伤害测试提供高温高压的泡沫压裂液，具体的实现方式如下所述:两台高压柱塞栗2和4分别将水基压裂液和液态0)2栗入实验管路并经过泡沫发生器5混合均匀后，进入加热器6，加热功率可调，系统的压力由背压阀调节，泡沫压裂液在被加热到所需的温度后，将其注入2#和3#活塞容器中进行静态滤失测试，或将其充满缓冲容器7及循环剪切管路进行动态滤失测试。此实验系统能够实现动静态滤失测试，静态滤失测试具体实现方式如下:
[0028]采用高压恒流栗13驱动活塞容器14的活塞上行，泡沫压裂液进入第一岩心夹持器17的入口端，同时采用回压阀28调整第一岩心夹持器17两端的压差，使泡沫液在
3.5MPa的压差下进行滤失，部分压裂液在岩心端面沉积形成滤饼，部分压裂液滤失通过岩心，通过岩心的滤液先进入气液分离器，分离出的气体由气体流量计计量，可根据气体流量大小对两个不同量程的气体流量计进行选择，滤液进入烧杯22，液体的滤失量由电子天平23实时记录并传输到计算机，此即为静态滤失的过程。
[0029]动态滤失测试实现方式如下:
[0030]当泡沫压裂液充满缓冲容器7及循环剪切管路后，采用气液混输栗8模拟动态滤失前的预循环剪切，气液混输栗8的流量可以实现精确控制，设置相应的流量，使泡沫液在循环管路中以一定的剪切速率进行剪切，预剪切循环时间为5min，其后进入第二岩心夹持器20的入口端，第二岩心夹持器20为动态滤失岩心夹持器，可保证岩心端面充分暴露在泡沫压裂液中，使泡沫压裂液循环剪切通过岩心的端面，同时调整回压阀28进行滤失压差调节，保证在3.5MPa的压差下滤失，滤出的液体和气体量采用与静态滤失相同