[实用新型]自悬浮支撑剂耐剪切性能测试装置

说明书

本实用新型公开一种自悬浮支撑剂耐剪切性能测试装置，包括旋转外筒、和设置在所述旋转外筒内的固定内筒、机身底座；所述旋转外筒旋转连接在所述机身底座上，所述机身底座内设有驱动所述旋转外筒转动的电机和与固定内筒上端连接的内筒固定架；所述旋转外筒的内壁、固定内筒的外圆周面上设有裂缝外筒粗糙面、裂缝内筒粗糙面，所述固定内筒内设有加热棒。本实用新型通过模拟可旋转、壁面粗糙度可变、缝宽可变、可加热的环形裂缝系统，测试自悬浮支撑剂遇水膨胀后在裂缝内的剪切条件下砂堤形态和高度的变化情况；从而提高了自悬浮支撑剂耐剪切性能测试的真实性和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及自悬浮支撑剂耐剪切性能测试装置，属于油气田增产改造领域。

背景技术

水力压裂作为目前主要的单井增产技术，自1947年首次在美国试验成功，理论和工艺经过了70多年的发展，其主要思想仍然是在水力裂缝压开后利用压裂液将支撑剂携带进入裂缝并支撑起裂缝，从而为油气藏流体提供进入井筒的高渗透率通道，达到提高油气井单井产能的目的。

为了实现支撑剂在水力裂缝内的均匀铺置以及对水力裂缝的有效支撑，需要支撑剂能够在压裂工作液当中悬浮足够长的时间，以保证其沿着水力裂缝延伸的方向运移足够远的距离。常规水力压裂是通过增稠剂提高工作液的粘度，以提高压裂液携带高密度支撑剂的能力，因此存在需要提前配液、高地层伤害和高施工成本等不足之处。

不同于常规压裂支撑剂需要高粘度压裂液的配合，对石英砂和陶粒等传统支撑剂骨料进行表面改性得到的自悬浮支撑剂能够在清水和滑溜水中长时间保持悬浮，这也使得自悬浮支撑剂成为了压裂支撑剂发展的一大热门方向。自悬浮支撑剂通过其外层水溶性覆膜的溶胀、润滑和增粘等作用，大大降低了支撑剂颗粒的相对密度，提高了支撑剂的悬浮性能，在保证抗压强度的同时大大降低了对压裂液性能的要求。

虽然自悬浮支撑剂摆脱了对压裂液的依赖，但是其外层覆膜遇水膨胀后形成的水化层在剪切作用下结构会发生破坏，使得自悬浮支撑剂的悬浮性能大大降低、支撑剂颗粒快速沉降、支撑剂的输运效率大打折扣，这也极大程度上导致自悬浮支撑剂在现场压裂施工时无法适应高排量和高流速条件，限制了自悬浮支撑剂应用范围的同时，也迫使自悬浮支撑剂产品向着提高耐剪切性能的方向发展。

因此耐剪切性能测试是自悬浮支撑剂评价中必不可少的一个环节，并且只有耐剪切性能足够强，自悬浮支撑剂才能适应高排量、高剪切速率条件下的压裂施工。针对自悬浮支撑剂的耐剪切性能测试，已经有学者展开相关研究：(1)张龙胜等人使用搅拌器搅拌不同时间后，观察自悬浮支撑剂压裂液的稳定情况，以评价其动态悬浮性能(张龙胜,秦升益,雷林,熊炜,黄博,王中学.新型自悬浮支撑剂性能评价与现场应用[J].石油钻探技术,2016,44(03):105-108.)(2)李占争使用电动搅拌器对自悬浮支撑剂进行搅拌后将溶液放入恒温水浴中静置，记录完全沉降所需时间。(李占争.自悬浮支撑剂的研发与应用[J].化学工程与装备,2017(06):95-96.)(3)董林芳等人取砂比为10％的自悬浮支撑剂压裂液沉降后的上层清液，采用旋转流变仪测试了不同温度下液体黏度随剪切时间的变化情况(董林芳,陈新阳.自悬浮支撑剂的性能评价与现场应用[J].石油钻探技术,2018,46(06):90-94.)

以上方法虽然可以通过沉降时间、粘度变化等间接反映自悬浮支撑剂在受剪切条件下悬浮性能的变化，但是并不能测试自悬浮支撑剂在裂缝内受剪切条件下的悬浮性能，也就不能反映出在裂缝内自悬浮支撑剂的耐剪切性能，因此上述方法不能真实准确地评价自悬浮支撑剂产品的耐剪切性能，也不能正确地指导油田选择和使用合适的支撑剂产品。为此，基于自悬浮支撑剂在裂缝内部受剪切的物理过程，形成评价自悬浮支撑剂耐剪切性能的评价装置，从而更好地指导自悬浮支撑剂现场压裂应用，进而提高单井压后产能，已成为当务之急。

实用新型内容