一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二氧化碳無水壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一種新的壓裂技術(shù)一二氧化碳無水壓裂技術(shù)逐漸熱起來，越來越多的人們開始對他進(jìn)行研宄。二氧化碳無水壓裂液主要由二氧化碳和少量化學(xué)試劑組成。然而，現(xiàn)有的對壓裂液摩阻等性能測試的儀器主要針對常規(guī)液體壓裂液，例如凍膠壓裂液，或者清水壓裂液的摩阻特性，像專門測試這種氣體壓裂液的摩阻特性的設(shè)備，現(xiàn)在市場上還沒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，專門測試這種二氧化碳無水壓裂液，在不同溫度和壓力下摩阻特性；同時(shí)依據(jù)細(xì)管式流變儀的原理，也可用于二氧化碳干法壓裂液，在不同溫度和壓力下的流變特性。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶
1、第二氣瓶2分別通過第一閥3和第二閥4與凈化器5的入口連接，凈化器5的出口依次連接流量計(jì)6、制冷裝置7、液態(tài)C02儲罐8，其中制冷裝置7和液態(tài)C02儲罐8中間連接有第三閥9，液態(tài)CO2儲罐8出口同時(shí)連接有第四閥10、壓力計(jì)12和第五閥11，第五閥11出口依次連接0)2泵13和單向閥16后進(jìn)入預(yù)熱器18 ；
[0006]另一支路，試劑罐14出口經(jīng)過試劑泵15后連接單向閥16入口，0)2泵13和試劑泵15出口處連接有安全閥17，在預(yù)熱器18的出口管路上依次連接有溫度計(jì)19和壓力傳感器20，然后并聯(lián)連接有細(xì)直管支路、粗直管支路和盤管支路；細(xì)直管支路、粗直管支路和盤管支路的出口管路連接有背壓閥33 ；
[0007]其中:細(xì)直管支路包括細(xì)直管23，細(xì)直管23的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器22，細(xì)直管23的輸入端還連接有第六閥21，輸出端還連接有第七閥24 ；
[0008]粗直管支路包括粗直管27，粗直管27的輸入、輸出端之間連接有第二壓差傳感器26，粗直管27的輸入端還連接有第八閥25，輸出端還連接有第九閥28 ；
[0009]盤管支路包括盤管30，盤管30的輸入、輸出端之間連接有第三壓差傳感器31，盤管30的輸入端還連接有第十閥29，輸出端還連接有第^^一閥32。
[0010]能夠根據(jù)需要靈活選擇氣瓶接入數(shù)量。
[0011]所述液態(tài)CO2儲罐8在制冷裝置7內(nèi)部，為制冷裝置7 —部分。
[0012]所述0)2泵13和試劑泵15采用變頻泵，帶變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)泵的流量和合成壓裂液中試劑濃度配比。最大工作壓力盡量高，最好50MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時(shí)地層壓力條件。
[0013]所述試劑罐14下端還設(shè)計(jì)有放空閥門，方便排空和清洗，根據(jù)需要配置加熱裝置來控制溫度。
[0014]所述背壓閥33出口連接回收處理裝置。
[0015]連接制冷裝置7到背壓閥33之間所有管路，可以用保溫材料纏繞包裹。
[0016]還包括與流量計(jì)6、壓力計(jì)12、溫度計(jì)19、壓力傳感器20、第一壓差傳感器22、第二壓差傳感器26和第三壓差傳感器31連接的數(shù)字采集控制卡，用于采集壓力、溫度、流量、壓差和調(diào)頻泵頻率，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表，分析報(bào)表以及曲線圖，同時(shí)生成數(shù)據(jù)庫文件格式以便用戶靈活使用。
[0017]所述數(shù)字采集控制卡采用進(jìn)口 MOX或C168H數(shù)字采集控制卡。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明專門測試二氧化碳無水壓裂液，在不同溫度和壓力下摩阻特性的裝置；而且還可以用于二氧化碳干法壓裂液，在不同溫度和壓力下的流變特性。
[0020](2)本裝置設(shè)計(jì)有制冷裝置7可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定制冷溫度。它內(nèi)置液態(tài)CO2儲罐可以儲存一定量液態(tài)CO2。
[0021](3)本裝置設(shè)計(jì)有0)2泵13和試劑泵15，可以選擇用調(diào)頻泵來改變排量，進(jìn)而控制CO2和所用試劑的配比。
[0022](4)本裝置設(shè)計(jì)有預(yù)熱器18，可以根據(jù)需要控制管路溫度。
[0023](5)本裝置設(shè)計(jì)2種管徑直管及一套螺旋盤管，可進(jìn)行壓裂液在不同管路直徑，管路形狀，不同溫度、壓力、剪切速率下的管流摩阻測量實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)需要，選擇細(xì)直管23，粗直管27、盤管30管徑，選擇通過它們兩端最近的閥門開關(guān)，靈活選擇使用這3根管路中的某一條。
[0024](6)本裝置設(shè)計(jì)背壓閥33可以使得管路內(nèi)部保持一定的工作壓力，在其出口可以連接實(shí)驗(yàn)廢液回收或者處理裝置。
[0025](7)連接制冷裝置7到背壓閥33之間所有管路，可以用保溫材料纏繞包裹，便于防止熱量傳遞、散失等引起的測試誤差。
【附圖說明】
[0026]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0028]如附圖所不，本發(fā)明包括包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶1、第二氣瓶2氣體分別通過第一閥3、第二閥4后，經(jīng)過凈化器5凈化后，通過流量計(jì)6計(jì)量流量。然后通過制冷裝置7將二氧化碳制冷液化后由0)2泵13輸入管路。
[0029]其中制冷裝置7上面連接有第三閥9、第四閥10可方便排空清洗。壓力計(jì)12可以測量液態(tài)CO2儲罐內(nèi)部壓力。
[0030]另一支路:將配好的化學(xué)試劑裝入溶劑適當(dāng)?shù)脑噭┕?4中，試劑由試劑泵15輸入管路與CCV混合。0)2泵13和試劑泵15的排量來控制物質(zhì)濃度配比。
[0031]其中，單向閥16可以防止流體倒流，安全閥17便于控制管路壓力，可以保障管路高壓安全。混合的壓裂液流體可以通過預(yù)熱器18控制管路溫度，溫度可以由溫度計(jì)19來計(jì)量，管路壓力可以由壓力傳感器20計(jì)量。
[0032]然后通過它們兩端最近的閥門控制，靈活選擇通過細(xì)直管或粗直管或盤管中的某一條，同時(shí)管路兩端的壓差傳感器可以測量管路兩端的壓差，管路長短、管徑和壓差傳感器的量程可以靈活選測。
[0033]剪切速率可以由0)2泵13和試劑泵15的排量以及管徑控制剪切速率。管路系統(tǒng)壓力由背壓閥33調(diào)節(jié)。
[0034]此外，本裝置還有數(shù)據(jù)采集處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括壓力、溫度、流量、壓差、調(diào)頻泵頻率，為了保證測量精度和控制的可靠性，采用進(jìn)口 MOX，C168H數(shù)字采集控制卡，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采集傳輸。
[0035]計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理可生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表，分析報(bào)表以及曲線圖，同時(shí)生成數(shù)據(jù)庫文件格式以便用戶靈活使用。
[0036]本發(fā)明的工作原理為:
[0037]第一氣瓶1、第二氣瓶2中CO2氣體經(jīng)過制冷裝置7液化后由CO 2泵13注入；配好的試劑由試劑泵15注入，與CO2氣體混合后，選擇經(jīng)過細(xì)直管或粗直管或盤管流出。同時(shí)直管和盤管兩端有壓產(chǎn)傳感器測量壓差，這個(gè)壓差值就是要測量的摩阻值。流變性質(zhì)依據(jù)細(xì)管式流變儀原理測量。其中:管路系統(tǒng)壓力先由0)2泵13和試劑泵15增壓，然后由背壓閥33調(diào)節(jié)；溫度主要受預(yù)熱器18控制；排量和壓裂液配比受0)2泵13和試劑泵15控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，包括第一氣瓶(I)和第二氣瓶(2)，其特征在于:第一氣瓶(I)、第二氣瓶⑵分別通過第一閥⑶和第二閥⑷與凈化器(5)的入口連接，凈化器(5)的出口依次連接流量計(jì)(6)、制冷裝置(7)、液態(tài)C02儲罐(8)，其中制冷裝置(7)和液態(tài)C02儲罐(8)中間連接有第三閥9，液態(tài)CO2儲罐(8)出口同時(shí)連接有第四閥(10)、壓力計(jì)(12)和第五閥(11)，第五閥(11)出口依次連接0)2泵(13)和單向閥(16)后進(jìn)入預(yù)熱器(18); 另一支路，試劑罐(14)出口經(jīng)過試劑泵(15)后連接單向閥(16)入口，。02泵(13)和試劑泵(15)出口處連接有安全閥(17)，在預(yù)熱器(18)的出口管路上依次連接有溫度計(jì)(19)和壓力傳感器(20)，然后并聯(lián)連接有細(xì)直管支路、粗直管支路和盤管支路；細(xì)直管支路、粗直管支路和盤管支路的出口管路連接有背壓閥(33); 其中:細(xì)直管支路包括細(xì)直管(23)，細(xì)直管(23)的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器(22)，細(xì)直管(23)的輸入端還連接有第六閥(21)，輸出端還連接有第七閥(24)； 粗直管支路包括粗直管(27)，粗直管(27)的輸入、輸出端之間連接有第二壓差傳感器(26)，粗直管(27)的輸入端還連接有第八閥(25)，輸出端還連接有第九閥(28)； 盤管支路包括盤管(30)，盤管(30)的輸入、輸出端之間連接有第三壓差傳感器(31)，盤管(30)的輸入端還連接有第十閥(29)，輸出端還連接有第^^一閥(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:能夠根據(jù)需要靈活選擇氣瓶接入數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:所述液態(tài)CO2儲罐(8)在制冷裝置(7)內(nèi)部，為制冷裝置(7) —部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:0)2泵(13)和試劑泵(15)采用變頻泵，帶變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)泵的流量和合成壓裂液中試劑濃度配比。最大工作壓力盡量高，最好50MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時(shí)地層壓力條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的試劑罐(14)下端還設(shè)計(jì)有放空閥門，方便排空和清洗，根據(jù)需要配置加熱裝置來控制溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:所述背壓閥(33)出口連接回收處理裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:連接制冷裝置7到背壓閥33之間所有管路，用保溫材料纏繞包裹。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:還包括與流量計(jì)(6)、壓力計(jì)(12)、溫度計(jì)(19)、壓力傳感器(20)、第一壓差傳感器(22)，第二壓差傳感器(26)和第三壓差傳感器(31)連接的數(shù)字采集控制卡，用于采集壓力、溫度、流量、壓差和調(diào)頻泵頻率，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表，分析報(bào)表以及曲線圖，同時(shí)生成數(shù)據(jù)庫文件格式以便用戶靈活使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)字采集控制卡采用進(jìn)口 MOX或C168H數(shù)字采集控制卡。
【專利摘要】一種二氧化碳無水壓裂液摩阻測試系統(tǒng)，提供了一種專門測試二氧化碳無水壓裂液，在不同溫度和壓力下摩阻特性的裝置；而且還可以用于二氧化碳干法壓裂液，在不同溫度和壓力下的流變特性；首先將CO2氣體制冷液化，然后經(jīng)過CO2泵高壓注入管路，與由試劑泵注入試劑混合形成二氧化碳無水壓裂液；可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)頻率和配比，同時(shí)可以由預(yù)熱器對管路中壓裂液加熱到需要的溫度，然后通過閥門，靈活選擇經(jīng)過細(xì)直管或粗直管或盤管流出，管路系統(tǒng)壓力由背壓閥調(diào)節(jié)，在管路出口處連接回收處理裝置；同時(shí)直管和盤管兩端有壓產(chǎn)傳感器測量壓差，這個(gè)壓差值就是要測量的摩阻值，流變性質(zhì)依據(jù)細(xì)管式流變儀原理測量。
【IPC分類】G01N11-00
【公開號】CN104880386
【申請?zhí)枴緾N201510335210
【發(fā)明人】張健, 郜時(shí)旺, 張國祥, 楊光, 荊鐵亞, 王金意, 周偉強(qiáng)
【申請人】中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 中國華能集團(tuán)公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月16日