支撑剂性能测试装置和支撑剂性能测试系统的制作方法

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种支撑剂性能测试装置和支撑剂性能测试系统。

背景技术：

随着国家石油天然气开采程度的加深，石油天然气开采的效率成为施工人员的一个难题。施工人员需要向储藏有石油天然气的岩层中注入流体，让岩层产生裂隙，岩层内的压力大于地上压力，石油天然气将从岩层裂隙中迸发出来。在开采过程中，施工人员会在岩层的裂隙中填充支撑剂，支撑剂可以保证裂隙不在岩层的应力作用下闭合。支撑剂指的是具有一定粒度和级配的天然砂或人造高强陶瓷颗粒。支撑剂的性能直接影响到了石油天然气开采的效率，支撑剂的性能中最关键的一项指标就是支撑剂的强度。

目前，测试支撑剂性能的方法主要是施工人员在实验室内将一定质量的支撑剂放入支撑剂容纳罐内，通过活塞对支撑剂施以单向压力，结束施压之后，测定破碎颗粒质量与原质量的比值。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

支撑剂应用在石油天然气岩层中，石油天然气岩层情况复杂，支撑剂受压力方向和形式不固定，施工人员通过活塞对支撑剂施以单向压力不能很好的模拟岩层中的实际情况，测试出的支撑剂的性能不准确。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本公开提供了一种支撑剂性能测试装置和支撑剂性能测试系统。所述支撑剂性能测试装置和支撑剂性能测试系统技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种支撑剂性能测试装置，所述支撑剂性能测试设备包括：支撑剂容纳罐1、固定塞2、活塞3、电加热套4、液压管5和平台6，其中：

支撑剂容纳罐1具有圆筒形结构；

固定塞2固定装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1底部，固定塞2的侧壁与支撑剂容纳罐1的内壁密封连接；

活塞3滑动装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1顶部，活塞3的侧壁与支撑剂容纳罐1的内壁之间具有密封结构，平台6设置在活塞3的顶部，平台6用于承接压力输出装置输出的压力；

支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3之间形成用于容纳支撑剂的腔体；

液压管5设置在固定塞2内部，液压管5的第一端与所述腔体连通，液压管5的第二端位于固定塞2外部，所述第二端用于连接液压输出装置；

电加热套4套装于支撑剂容纳罐1的外壁上，用于对所述腔体内部加热。

可选的，支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3由金属材料制成。

可选的，支撑剂容纳罐1侧壁上设置有把手7。

可选的，固定塞2侧壁上设置有至少一个环形沟槽，每个环形沟槽中分别设置有一个密封胶圈。

可选的，活塞3侧壁上设置有至少一个环形沟槽，每个环形沟槽中分别设置有一个密封胶圈。

可选的，所述支撑剂性能测试装置还包括底座8，底座8与固定塞2的底部固定连接。

可选的，底座8与固定塞2的底部通过螺栓固定连接。

可选的，所述支撑剂性能测试装置还包括保温套9，保温套9套装于电加热套4的外部。

可选的，所述液压管5的第一端的管口处设置有过滤网。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种支撑剂性能测试系统，所述支撑剂性能测试系统包括压力输出装置、液压输出装置和如权利要求1-9任一项所述的支撑剂性能测试装置，其中：

所述支撑剂性能测试装置放置在所述压力输出装置的置物平台上，平台6的顶面与所述压力输出装置的压力输出端接触；

液压管5的第二端与液压输出装置的液压输出管连通。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例中，施工人员使用支撑剂性能测试装置，令支撑剂受压力方向不固定，并且通过电加热套4给支撑剂性能测试装置加温，很好的模拟岩层的实际情况，可以提高对支撑剂性能测试的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种支撑剂性能测试装置的示意图。

图例说明

1、支撑剂容纳罐，2、固定塞，3、活塞，4、电加热套，5、液压管，6、平台，7、把手，8、底座，9、保温套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种支撑剂性能测试装置，如图1所示，所述支撑剂性能测试装置包括支撑剂容纳罐1、固定塞2、活塞3、电加热套4、液压管5和平台6，支撑剂容纳罐1具有圆筒形结构。固定塞2固定装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1底部，固定塞2的侧壁与支撑剂容纳罐1的内壁密封连接。活塞3滑动装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1顶部，活塞3的侧壁与支撑剂容纳罐1的内壁之间具有密封结构，平台6设置在活塞3的顶部，平台6用于承接压力输出装置输出的压力。支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3之间形成用于容纳支撑剂的腔体。液压管5设置在固定塞2内部，液压管5的第一端与腔体连通，液压管5的第二端位于固定塞2外部，第二端用于连接液压输出装置。电加热套4套装于支撑剂容纳罐1的外壁上，用于对腔体内部加热。

其中，环形沟槽用于放置密封胶圈，密封胶圈的个数越多，密封效果越好。

在实施中，活塞3滑动装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1的顶部，活塞3在支撑剂容纳罐1内可以沿轴向向下移动，也可以通过向上移动平台6将活塞3从支撑剂容纳罐1中取出。活塞3可以分为两个部分，活塞3的两个部分可以分别成型，也可以一体成型，且两个部分都为圆筒形结构。活塞3的第一部分设置在平台6的下方，其半径小于平台6的半径。活塞3的第一部分上表面与平台6的下表面固定连接，活塞3的第一部分下表面与活塞3的第二部分上表面固定连接。活塞3的第二部分半径小于活塞3的第一部分的半径，其外壁设置有至少一个环形沟槽，在每个环形沟槽中都设置有一个密封胶圈。固定塞2固定装配于支撑剂容纳罐1内，位于支撑剂容纳罐1的底部。固定塞2可以分为两个部分，固定塞2的两个部分可以分别成型，也可以一体成型，且两个部分都为圆筒形结构。固定塞2的第一部分与活塞3的第二部分半径相同，其外壁设置有至少一个环形沟槽，在每个环形沟槽中都设置有一个密封胶圈，与支撑剂容纳罐1内壁之间形成密封。固定塞2的第二部分半径大于支撑剂容纳罐1外壁的半径，且位于支撑剂容纳罐1和固定塞2的下方。固定塞2的中部设置有由上至下的通孔。液压管5穿过固定塞2中部的由上至下的通孔，第一端穿过固定塞2的第一部分与容纳支撑剂的腔体连通，且第一端的管口设置有过滤网，第二端从固定塞2的第二部分的外壁穿出。电加热套4装套于支撑剂容纳罐1外壁上，保温套9套装于电加热套4的外部。

可选的，支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3由金属材料制成。

在实施中，为了满足工业要求，支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3通常选用同一种金属材料制成，本实施例中选用支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3的金属材料为钢。

可选的，支撑剂容纳罐1侧壁上设置有把手7。

在实施中，为了方便移动，支撑剂容纳罐1的侧壁上设置有把手7，施工人员可以手握把手7将支撑剂容纳罐1移动到压力输出装置的置物平台上，对支撑剂容纳罐1进行施压。施工人员还可以手握把手7将支撑剂从支撑剂容纳罐1中倒出。

可选的，支撑剂性能测试装置还包括保温套9，保温套9套装于电加热套4的外部。

在实施中，电加热套4用于对支撑剂容纳罐1加温，为了保持支撑剂容纳罐1的温度，将保温套9套装于电加热套4的外部。

可选的，液压管5的第一端的管口处设置有过滤网。

在实施中，施工人员在压力试验结束之后，将会断开液压管5的第二端与液压输出装置的连接。在压力试验结束之后，部分支撑剂会变为已破碎支撑剂。本实施例选取的支撑剂目数为40至70目，即半径为0.212毫米至0.425毫米，而固定塞2中部设置的由上至下的通孔，孔径为1毫米。在压力试验进行时，恒压泵对支撑剂性能测试装置施压，支撑剂不会从液压管5的第一端漏出。在压力试验结束之后，施工人员撤去恒压泵，支撑剂的半径比由上至下的通孔半径小，支撑剂可能会从液压管5的第一端漏出。为了避免支撑剂从液压管5的第一端漏出，施工人员可以在液压管5的第一端的管口处设置多层半径极小的过滤网。

本发明实施例提供了一种支撑剂性能测试系统，所述支撑剂性能测试系统包括压力输出装置、液压输出装置和支撑剂性能测试装置，支撑剂性能测试装置放置在压力输出装置的置物平台上，平台6的顶面与压力输出装置的压力输出端接触，液压管5的第二端与液压输出装置的液压输出管连通。

其中，压力输出装置可以根据实际需求任意选择，如微机控制压力机等。液压输出装置可以根据实际需求任意选择，如恒压泵等。支撑剂性能测试装置还包括底座8，底座8与固定塞2的底部通过螺栓连接。

在实施中，支撑剂性能测试装置放置在微机控制压力机的置物平台上，且支撑剂性能测试装置的位置处于微机控制压力机的压力输出端的正下方。支撑剂性能测试装置的底座8与微机控制压力机的置物平台相接触，平台6的上表面与微机控制压力机的压力输出端接触，施工人员将微机控制压力机的电源插头插入电源插座，控制微机控制压力机输出压力。支撑剂性能测试装置通过液压管5的第二端与恒压泵的液压输出管连通。施工人员将恒压泵的电源插头插入电源插座，控制恒压泵输出压力。

在实际工作中，支撑剂性能测试系统的实验流程如下：

施工人员先选取一定质量的40至70目的陶粒支撑剂，将40至70目的陶粒支撑剂放置在天平的托盘中，通过放置砝码来测定支撑剂的质量，并记录该质量为原质量。施工人员将滑动装配于支撑剂容纳罐1内的活塞3取出，将一定质量的40至70目的陶粒支撑剂平铺放入容纳支撑剂的腔体中，再将活塞3装回。施工人员将电加热套4的电源插头插入电源插座，施工人员可以在电加热套4的控制面板设定温度，电加热套4的温度为90摄氏度。施工人员将微机控制压力机的电源插头插入电源插座，施工人员可以在微机控制压力机的微机控制面板上设定施压大小和施压时间，微机控制压力机的施压大小为95兆帕，施压时间为36小时。施工人员将恒压泵的电源插头插入电源插座，施工人员可以在恒压泵的控制面板上设定施压大小和施压时间，恒压泵的施压大小为30兆帕，施压时间为36小时。施工人员接下来打开电加热套4、微机控制压力机和恒压泵的开关。当施工人员打开电加热套4的开关时，电加热套4对支撑剂容纳罐1进行加温。保温套9保持电加热套4对支撑剂容纳罐1的温度。当施工人员打开微机控制压力机的开关时，微机控制压力机的压力输出端将向正下方移动，通过平台6推动活塞3，活塞3向下推动容纳支撑剂的腔体，容纳支撑剂的腔体体积减小，支撑剂受到微机控制压力机施加的压力。当施工人员打开恒压泵的开关时，加压介质从恒压泵中的液压输出管中流出，通过液压管5流向容纳支撑剂的腔体。

经过36小时之后，施工人员关上电加热套4、微机控制压力机和恒压泵的开关。施工人员将活塞3从支撑剂容纳罐1中取出，将支撑剂从支撑剂容纳罐1、固定塞2和活塞3之间形成用于容纳支撑剂的腔体中倒出，并将倒出的支撑剂放置在通风处烘干。施工人员选定与本支撑剂性能测试装置匹配的筛网组合，将烘干的支撑剂放入筛网组合，并取出筛网组合筛出的已破碎支撑剂。施工人员将已破碎支撑剂放置在天平的托盘中，通过放置砝码来测定已破碎支撑剂的质量，并记录该质量为破碎质量。施工人员将破碎质量与原质量的比值记录为破碎率。

施工人员可以通过设定不同质量的支撑剂、不同的施压时间、不同的温度进行重复实验。同时将每次实验测得的破碎质量与原质量的比值分别记录，将分别记录的破碎质量与原质量的比值求平均值，来提高支撑剂性能测试装置测得的支撑剂破碎率的精度。

本领域技术人员考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。