[发明专利]一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置及方法

权利要求书

1.一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，由混砂罐（1）、螺杆泵（3）、模拟入口井筒（17）、支撑剂输送系统（20）、粒径分级系统（7）、机械分割系统（H）、模拟出口井筒（9）、旋流除砂器（28）、支撑剂回收桶（27）、储液罐（29）、液体输送泵（31）、管路、调节阀、流量计和压力计组成，其特征在于，所述混砂罐（1）通过螺杆泵（3）连接模拟入口井筒（17），螺杆泵与模拟入口井筒之间的管路依次设置调节阀、流量计、压力计；所述支撑剂输送系统（20）位于模拟入口井筒与模拟出口井筒（9）之间并与二者连通，模拟出口井筒通过管路（25）连接旋流除砂器（28），位于模拟出口井筒与旋流除砂器之间的管路也设有调节阀、压力计；所述旋流除砂器分别连接支撑剂回收桶（27）、储液罐（29），储液罐连接液体输送泵（31），液体输送泵连接混砂罐；所述支撑剂输送系统包括上下窄板（S1）、前后金属框架（S2）、前后可视裂缝板（S3）、固定螺栓（S4），所述上下窄板分别置于前后可视裂缝板的顶端与底端，组合形成中空矩形体，所述前后金属框架通过固定螺栓紧固该中空矩形体，形成模拟裂缝；所述上下窄板（S1）中的上部窄板设有三个孔道（19、21、22），分别对应所述上下窄板（S1）中的下部窄板的三组通道（13、12、11），每组通道包括2个孔道，所有孔道内均设有螺纹，可通过旋紧螺栓密封；所述粒径分级系统（7）正对支撑剂输送系统下部位置，该粒径分级系统包括三组震动筛筒（K5），每组震动筛筒包括一、二、三、四级震动筛网（K1、K2、K3、K4），支撑剂输送系统下部窄板的每组通道分别对应于每组震动筛筒的一级震动筛网；所述机械分割系统（H）位于支撑剂输送系统的上部，包括旋转握柄（H1）、钢杆（H2）、螺栓（H3）、螺母（H4）、支架（H5）、固定阀（H6）、分割片（H7），钢杆一端连接旋转握柄，另一端连接螺栓，螺栓下端连接分割片，螺栓与螺母匹配，螺母固定于支架上，该支架通过四个支脚的固定阀固定于支撑剂输送系统的前后金属框架，通过转动螺栓实现分割片在模拟裂缝中的上下位置自由调节。

2.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于， 所述模拟入口井筒下端设有旋塞阀，模拟出口井筒上端、下端也分别设有旋塞阀，下端旋塞阀用于清理井筒沉砂，上端旋塞阀用于排出模拟裂缝内部空气。

3.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于，所述流量计用来监测携砂液进入模拟入口井筒的流量大小，压力计用于监测携砂液流入模拟入口井筒与流出模拟出口井筒的压力变化。

4.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于，所述每组震动筛筒包括一、二、三、四级震动筛网，各级震动筛网目数由小到大依次排序，震动筛网目数由实验所用支撑剂目数决定。

5.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于，所述上下窄板的宽度与实验设置的模拟裂缝宽度一致。

6.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于，所述分割片的宽度等于或者略小于上部窄板的孔道的直径。

7.如权利要求1所述的一种可获取支撑剂粒径分布的支撑剂输送实验装置，其特征在于，所述模拟入口井筒、模拟出口井筒与前后可视裂缝板之间分别设有3个流道。

8.利用权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的装置获取支撑剂输送过程中支撑剂粒径分布的方法，依次包括以下步骤：

（1）配置压裂液存于储液罐中，取支撑剂倒入混砂罐中；

（2）开启液体输送泵和混砂罐，使压裂液和支撑剂均匀混合；

（3）开启螺杆泵，调节流量至目标流量，开启旋流除砂器，携砂液通过模拟入口井筒进入模拟裂缝中，再通过模拟出口井筒和管路流入旋流除砂器，记录压力随时间的变化情况；关闭螺杆泵、混砂罐、液体输送泵、旋流除砂器；

（4）通过旋紧螺栓，打开支撑剂输送系统的上部窄板的孔道，利用机械分割系统隔离模拟裂缝内部空间，获取模拟裂缝内不同位置的支撑剂粒径分布信息，过程如下：分割片以垂直缝宽方向插入上部窄板的第一孔道，转动旋转握柄使分割片下降直至到达下部窄板，打开下部窄板的第一通道，携砂液从模拟裂缝流入粒径分级系统的第一组震动筛筒中，通过各级震动筛网使各级粒径支撑剂实现有效分离；按照打开第一孔道、第一通道实现有效分离的方式进行重复操作，依次打开上部窄板的第二孔道、下部窄板的第二通道，再依次打开上部窄板的第三孔道、下部窄板的第三通道，从而获取模拟裂缝内前部、中部、后部位置的支撑剂粒径分布信息。