[发明专利]测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于非常规油气开采技术领域，具体地，涉及一种测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置及方法。

背景技术

非常规天然气资源包括煤层气、页岩气、致密砂岩气以及水溶气等，目前非常规油气资源已经在全球能源结构中扮演着重要角色。非常规油气资源的储层物性一般较差，具有低孔隙度、低渗透率、低孔喉半径等物性特征，油气的流动阻力较常规油气藏大的多，而且随着储层埋藏的加深，储层物性变差，使得常规开采技术不具备商业开采价值，决定了非常规油气资源需要采取压裂改造技术提高单井产量。水力压裂技术应用于页岩气和致密气等非常规油气藏的开采会产生水敏、储层污染等一系列问题，而且水资源匮乏也是制约水力压裂的重要因素。

超临界二氧化碳兼有气体的低粘度和高扩散系数以及液体的高密度和良好的溶解性。超临界二氧化碳压裂是一种新型的非常规天然气藏储层改造技术，与常规水力压裂相比，超临界二氧化碳压裂液具有低滤失、高返排、对储层污染小、防止黏土矿物水化膨胀等诸多优点。因此，超临界二氧化碳压裂能够提高非常规油气储层导流能力，实现商业高效开采的有效手段之一。超临界二氧化碳压裂液为增粘剂溶于超临界二氧化碳中的混合物质。目前，受温度、压力影响，超临界二氧化碳压裂液的流变规律相当复杂，鲜有试验数据，对于流变性的机理也没有一个系统的解释，因而成为超临界流体研究领域的一个难点。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置及方法，用于快速的测量出不同温压条件下超临界二氧化碳压裂液的流变参数，进而系统分析超临界二氧化碳压裂液的流变性，为超临界二氧化碳压裂设计和理论研究提供实验基础。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置，包括：超临界二氧化碳增压系统、增粘剂注入混合系统和超临界二氧化碳压裂液循环系统；超临界二氧化碳压裂液循环系统为超临界二氧化碳压裂液提供高温高压下闭合的循环回路，超临界二氧化碳增压系统为二氧化碳提供所需要的实验压力，增粘剂注入混合系统将增粘剂泵入到高温高压超临界二氧化碳管路中。

测量超临界二氧化碳压裂液流变性的方法，采用上述实验装置，进行超临界二氧化碳压裂液流变性测量实验时，调整二氧化碳气源入口旋拧阀、增粘剂入口旋拧阀、超临界二氧化碳压裂液放空旋拧阀处于关闭状态，利用真空泵排除实验管路中的空气；开启二氧化碳气源入口旋拧阀、循环泵，使二氧化碳进入超临界二氧化碳压裂液循环系统，调节气体增压泵、油浴加热器，将实验系统的温度、压力调节为实验设定的温度压力；开启增粘剂入口旋拧阀、增粘剂计量泵、柱塞泵，将增粘剂储罐内的增粘剂泵入超临界二氧化碳压裂液循环系统，流体(增粘剂、二氧化碳)在循环泵作用下流动，增粘剂在净混器内充分溶解于超临界二氧化碳中；待参数稳定后，进行超临界二氧化碳压裂液流变性的测定，差压传感器记录流体在测量管线段的流动差压，质量流量计显示超临界二氧化碳压裂液质量流量，计算得到设定温度、压力下的超临界二氧化碳压裂液流变本构方程。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)、能够实现较大压力和温度范围内超临界二氧化碳压裂液流变参数的测量，可得到不同温度、压力条件下超临界二氧化碳压裂液流变特性的本构关系；

(2)、装置操作简单，方法易于实施，可行性高；

(3)、测量方法科学，能够实现较高精度的参数测量。

附图说明

图1为用于测量超临界二氧化碳压裂液流变性的装置示意图；

图中：11、二氧化碳气源；12、气体缓冲罐；13、气体增压泵；14、二氧化碳气源入口旋拧阀；21、增粘剂储罐；22、增粘剂计量泵；23、柱塞泵；24、增粘剂入口旋拧阀；31、中间容器；311、油浴加热器；312、中间容器内温度计；313、中间容器内压力计；32、循环泵；33、静混器；34、测量管线段；341、二氧化碳压裂液进口测量压力计；342、二氧化碳压裂液进口测量温度计；343、测量管线段差压传感器；344、二氧化碳压裂液出口测量温度计；345、二氧化碳压裂液出口测量压力计；35、质量流量计；36、真空泵；37、超临界二氧化碳压裂液放空旋拧阀。

具体实施方式