测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，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携带支撑剂循环观测系统；超临界二氧化碳压裂液循环观测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。本发明专利技术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型分布的测量，可得到不同超临界二氧化碳粘度及加砂速度条件下裂缝中流型分布图；装置操作简单，方法易于实施，可行性高；测量方法科学，能够实现较高精度的参数测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非常规油气开采
，具体地，涉及一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置。
技术介绍
非常规油气的超低渗特性决定了压裂施工过程中，储层保护的重要性，以及压裂增产技术的高效性，传统压裂液对地层污染严重，压裂液残渣难以返排，且压裂成本高，应用大规模水力压裂增产势必造成开发经济效益差。超临界二氧化碳压裂是一种新型的非常规油气藏储层改造技术，具有常规水力压裂不可比拟的优势。超临界二氧化碳压裂液具有高密度、低粘度、低表面张力、高扩散系数，并具有良好的传热、传质性能。使用此压裂液对储层没有伤害，可有效的避免近井地层堵塞、保护油气层、改善储层渗透性，而且超临界二氧化碳压裂液非常容易返排；超临界二氧化碳压裂液还可以使致密的粘土砂层脱水，打开砂层孔道，降低井壁表皮系数。正是由于超临界二氧化碳压裂液具有地层伤害小、降粘、防膨、降阻、助排等多种特性，决定了超临界二氧化碳压裂是提高非常规油气储层导流能力，达到商业开采价值的有效手段。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；支撑剂为随同压裂液进入地层充填在岩石裂缝中，用于支撑裂隙，提高非常规天然气储层压裂开采的导流能力。裂缝内超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂流动为超-固两相流动，支撑剂受水平方向超临界二氧化碳压裂液的携带力、垂直向下的重力以及向上的浮力；在流动过程中，由于支撑剂重力大于浮力和阻力，具有很大的沉降倾向，容易在裂缝底端形成砂堤，改变超临界二氧化碳压裂液施工参数(排量、温度、压力)，将沉积砂堤重新悬浮，改善压裂液对支撑剂的携带能力，提高超临界二氧化碳压裂施工效率。裂缝内超-固两相流型包含悬浮流、滚流和砂床，目前，受温度、压力和压裂液排量影响，裂缝内超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂的流型分布规律及判别方法相当复杂，鲜有试验数据，针对其两相流动过程的机理也没有一个系统的解释，因而成为超临界二氧化碳压裂开发非常规油气藏的一个难点。为克服现有技术所存在的缺陷，本专利技术提供一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，用于快速的测量出不同温压条件下超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，进而系统分析超临界二氧化碳压裂裂缝中的流型分布，为超临界二氧化碳压裂设计和理论研究提供支撑。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，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携带支撑剂循环观测系统；超临界二氧化碳压裂液循环观测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裂缝中流型分布的方法，利用上述装置，步骤如下：(1)、建立超临界二氧化碳循环(2)、加入增粘剂(3)、计算超临界二氧化碳压裂液在裂缝主体模块内的平均温度(4)、计算超临界二氧化碳压裂液在裂缝主体模块内的平均压力(5)、调节支撑剂颗粒浓度(6)、调节排量，获取颗粒启动与悬浮流临界排量(7)、重复实验(8)、计算裂缝内超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂在滚流与悬浮流边界雷诺数(9)、绘制图版改变实验系统超临界二氧化碳压裂液的温度、压力和排量，可以研究超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布随温度、压力的变化规律；从而研究裂缝内超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂的流动机理，为超临界二氧化碳压裂设计和理论研究提供实验基础。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：(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型分布的测量，可得到不同超临界二氧化碳粘度及加砂速度条件下裂缝中流型分布图；(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裂缝中流型分布的装置示意图；图中：11、二氧化碳气源；12、气体增压泵；13、二氧化碳储罐；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、磁力搅拌器；32、中间容器；321、油浴加热器；322、中间容器内温度计；323、中间容器内压力计；33、循环泵；34、质量流量计；35、加砂装置；36、裂缝主体模块；361、二氧化碳压裂液进口测量压力计；362、二氧化碳压裂液进口测量温度计；363、二氧化碳压裂液出口测量压力计；364、二氧化碳压裂液出口测量温度计；365、高速摄像机；37、真空泵；38、超临界二氧化碳压裂液放空旋拧阀；39、液固分离器。具体实施方式如图1所示，测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，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携带支撑剂循环观测系统；其中：超临界二氧化碳压裂液循环观测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。超临界二氧化碳增压系统，包括：二氧化碳气源11、气体增压泵12、二氧化碳储罐13、二氧化碳气源入口旋拧阀14；二氧化碳气源11、气体增压泵12、二氧化碳储罐13、二氧化碳气源入口旋拧阀14依次通过管线相连；二氧化碳气源11提供实验所需的二氧化碳，气体增压泵12为二氧化碳增压以满足实验压力要求，二氧化碳储罐13用于缓冲储存高压的二氧化碳，增压后的二氧化碳通过二氧化碳气源入口旋拧阀14进入超临界二氧化碳压裂液循环观测系统。增粘剂注入混合系统，包括：增粘剂储罐21、增粘剂计量泵22、柱塞泵23、增粘剂入口旋拧阀24；增粘剂储罐21、增粘剂计量泵22、柱塞泵23、增粘剂入口旋拧阀24依次通过管线连接；增粘剂储罐21内装有易溶于超临界二氧化碳的溶剂，用于提高超临界二氧化碳的粘度，增粘剂计量泵22对加入增粘剂量进行精确计量，柱塞泵23经由增粘剂入口旋拧阀24将增粘剂泵入超临界二氧化碳压裂液循环观测系统。超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂循环观测系统，包括：磁力搅拌器31、中间容器32、循环泵33、质量流量计34、加砂装置35、裂缝主体模块36、真空泵37、超临界二氧化碳压裂液放空旋拧阀38、液固分离器39；磁力搅拌器31进口端与液固分离器39出口端通过管线连接，磁力搅拌器31出口端与中间容器32进口端相连，质量流量计34进口端通过管线与中间容器32出口端相连，裂缝主体模块36进口端通过管线与质量流量计34出口端相连，液固分离器39进口端与裂缝主体模块36出口端相连，成闭合的循环回路。中间容器32与质量流量计34的连接管线上设有循环泵33，循环泵33为超临界二氧化碳压裂液提供闭合循环所需的动力，循环泵33使流体由中间容器32直接向质量流量计34方向流动。超临界二氧化碳入口旋拧阀14通过管线与磁力搅拌器31入口相连；增粘剂入口旋拧阀24通过管线接入到超临界二氧化碳入口旋拧阀14与磁力搅拌器31之间的管线；磁力搅拌器31将增粘剂充分混合溶解于超临界二氧化碳中，形成超临界二氧化碳压裂液流体；中间容器32对超临界二氧化碳压裂液进行缓冲储存。中间容器32置于油浴加热器321中，中间容器32设有中间容器内压力计322、中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，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携带支撑剂循环观测系统；其特征在于：超临界二氧化碳压裂液循环观测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。

【技术特征摘要】
1.一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，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携带支撑剂循环观测系统；其特征在于：超临界二氧化碳压裂液循环观测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。2.根据权利要求1所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：超临界二氧化碳增压系统，包括：二氧化碳气源、气体增压泵、二氧化碳储罐、二氧化碳气源入口旋拧阀；二氧化碳气源、气体增压泵、二氧化碳储罐、二氧化碳气源入口旋拧阀依次通过管线相连。3.根据权利要求1-2所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：增粘剂注入混合系统，包括：增粘剂储罐、增粘剂计量泵、柱塞泵、增粘剂入口旋拧阀；增粘剂储罐、增粘剂计量泵、柱塞泵、增粘剂入口旋拧阀依次通过管线连接。4.根据权利要求1-3所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：超临界二氧化碳压裂液携带支撑剂循环观测系统，包括：磁力搅拌器、中间容器、循环泵、质量流量计、加砂装置、裂缝主体模块、真空泵、超临界二氧化碳压裂液放空旋拧阀、液固分离器；磁力搅拌器进口端与液固分离器出口端通过管线连接，磁力搅拌器出口端与中间容器进口端相连，质量流量计进口端通过管线与中间容器出口端相连，裂缝主体模块进口端通过管线与质量流量计出口端相连，液固分离器进口端与裂缝主体模块出口端相连，成闭合的循环回路。5.根据权利要求1-4所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：中间容器与质量流量计的连接管线上设有循环泵。6.根据权利要求1-5所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：超临界二氧化碳入口旋拧阀通过管线与磁力搅拌器入口相连；增粘剂入口旋拧阀通过管线接入到超临界二氧化碳入口旋拧阀与磁力搅拌器之间的管线。7.根据权利要求1-6所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：中间容器置于油浴加热器中，中间容器设有中间容器内压力计、中间容器内温度计。8.根据权利要求1-7所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，其特征在于：质量流量计与裂缝主体模块相连接的管路上设有加砂装置；裂缝主体模块，为长200cm、高10cm、宽0.5cm的矩形裂缝，设有5组对开透明石英玻璃观察窗，裂缝主体模块，由流量计至液固分离器方向，依次设有超临界二氧化碳压裂液进口测量压力计、超临界二氧化碳压裂液进口测量温度计、超临界二氧化碳压裂液出口测量压力计、超临界二氧化碳压裂液出口测量温度计；裂缝主体模块与液固分离器相连接的管路上设有真空泵；在密闭环路中，所有部件和管路均耐压30MPa，温度上限为423K，可实现超临界二氧化碳在高温高压下超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的实验测量。9.一种测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的方法，利用权利要求1-8所述的测量超临界二氧化碳压裂裂缝中流型分布的装置，步骤如下：(1)、建立超临界二氧化碳循环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，使二氧化碳由二氧化碳气源流出，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；(2)、加入增粘剂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观测系统，增粘剂在磁力搅拌器内充分溶解于超临界二氧化碳中，流体在循环泵作用下流动；(3)、计算超临界二氧化碳压裂液在裂缝主体模块内的平均温度读取超临界二氧化碳压裂液进口测量温度计的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金堂，王志远，孙宝江，刘强，刘云，李昊，高永海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37