[发明专利]一种二氧化碳干法压裂液携砂性能评价装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于非常规油气增产改造技术领域，具体涉及一种二氧化碳干法压裂液携砂性能评价装置及方法。

背景技术

二氧化碳干法压裂技术作为有效开发低渗、超低渗且致密等非常规油气藏的手段，由于其是一种无水压裂技术，与水基压裂技术相比，节约了大量水资源，对储层几乎没有伤害，增产效果显著。近年来多家油田对二氧化碳干法压裂技术已开展大量相关室内研究，并在苏里格气田进行多次现场先导性试验，发现二氧化碳干法压裂技术存在某些不足，主要是二氧化碳增粘携砂技术和降滤失技术需要加以攻关改进。从液态和超临界二氧化碳的理化性质着手，室内开展可视化条件下的二氧化碳压裂液的增粘携砂、降滤失和流变性能评价实验，具有重要意义。目前室内现有的二氧化碳干法/泡沫压裂液性能评价实验装置开展以上相关实验存在一些问题，很难取得有效的实验数据。

发明内容

本发明的目的是克服现有的二氧化碳干法压裂液性能评价实验装置存在的难直观定量评价较大温度和压力范围内二氧化碳干法压裂液携砂性能，以及难以取得有效实验数据的问题。

为此，本发明提供了一种二氧化碳干法压裂液携砂性能评价装置，包括二氧化碳增压系统、提粘剂注入系统、支撑剂添加系统、高压可视化搅拌容器、温度控制系统和数据采集系统；

所述支撑剂添加系统、温度控制系统和数据采集系统均与高压可视化搅拌容器连接，支撑剂添加系统安装在高压可视化搅拌容器的顶部，二氧化碳增压系统和提粘剂注入系统通过六通阀连接至高压可视化搅拌容器，六通阀的剩余三个阀口分别通过管线连接着真空泵、放空管线和压力表。

所述二氧化碳增压系统包括依次通过管线连接的二氧化碳储气瓶、冷却器、缓冲容器和增压泵，增压泵通过管线连接至六通阀。

所述提粘剂注入系统包括提粘剂储罐、高压计量泵，提粘剂储罐通过管线连接至高压计量泵的入口，高压计量泵的出口通过管线连接至六通阀。

所述支撑剂添加系统包括支撑剂储罐，支撑剂储罐底部与高压可视化搅拌容器通过管线连接，该管线上串接着支撑剂添加阀，支撑剂储罐上部侧壁与高压可视化搅拌容器通过回压管线连接，回压管线上串接着回压管线阀门。

所述高压可视化搅拌容器包括筒体，筒体的筒壁上刻有体积刻度线并开设有可视观察窗口，筒体的底部通过管线连接着放空清洗阀，并在筒体的底端安装着磁力搅拌器，筒体的筒壁上还安装有循环管线。

所述温度控制系统包括循环浴槽以及安装在循环浴槽上控制温度升降的温度控制器，循环浴槽与循环管线连通。

所述数据采集系统包括数据检测仪、高速摄像机、搅拌速度传感器、温度传感器和压力传感器，搅拌速度传感器、温度传感器和压力传感器的一端分别与数据检测仪电连接，另外一端分别与可视化搅拌容器的筒体上的端口连接，高速摄像机对准可视观察窗口。

所述温度控制系统控制工作温度范围-20℃～120℃，磁力搅拌器的最大转速为3000转/分钟，高速摄像机的拍摄速度大于2000帧/秒。

一种二氧化碳干法压裂液携砂性能评价装置的携砂性能评价方法，包括以下步骤：

步骤一，高压可视化搅拌容器及管线抽真空

启动数据采集系统，打开真空泵，关闭其余阀门，对高压可视化搅拌容器及与其连通的管线进行抽真空，当数据检测仪上的压力显示为-0.1MPa时，完成抽真空；

步骤二，液化二氧化碳

打开二氧化碳储气瓶，二氧化碳储气瓶的二氧化碳经过冷却器冷却后，进入缓冲容器，得到液态二氧化碳，经增压泵增压，六通阀中连接压力表的阀门处于全开状态，其余阀门均处于关闭状态，打开六通阀中与高压可视化搅拌容器连接的阀门，增压后的液态二氧化碳进入高压可视化搅拌容器内；

步骤三，注入提粘剂

将提粘剂装入提粘剂储罐，六通阀中连接压力表的阀门处于全开状态，其余阀门均处于关闭状态，开启高压计量泵，打开六通阀中与高压可视化搅拌容器连接的阀门，提粘剂注入高压可视化搅拌容器内；

步骤四，设置高压可视化搅拌容器的实验温度、压力和搅拌速度

开启数据采集系统，打开温度控制系统，开启循环浴槽，将循环浴槽的温度设置为实验温度-20℃～120℃，对高压可视化搅拌容器进行温度控制，控温精度为±1.0℃，开启磁力搅拌器，设定搅拌速度小于3000转/分钟，开始搅拌，根据实验所需压力2MPa～30MPa，通过温度控制器和增压泵调节高压可视化搅拌容器内的压力；

步骤五，添加支撑剂