一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置及方法，属于模拟油气田压裂改造、评价压裂液携砂性能装置的技术领域。包括携砂测量装置、图像采集装置，其特征在于，还包括滤失测量装置，所述可视化装置通过连接管线连通，压裂液在所述连接管线内流通；携砂测量装置包括可视化内腔，用于模拟压裂液在压裂裂缝中的携砂流动过程；滤失测量装置连通可视化内腔，用于模拟在压裂裂缝中不同渗透率地层对滤失过程的影响；图像采集装置用于采集压裂液携砂流动形态及数据分析。本发明专利技术可模拟实际压裂过程中，沿压裂液流动方向，压裂液通过裂缝壁面进入地层岩石基质，受地层岩石基质的渗透率不同的影响，压裂液的滤失性能的变化。

A visualized device and method for measuring sand carrying performance under high pressure dynamic filtration condition of CO2 fracturing fluid

The invention relates to a visualization device and method for measuring the sand carrying performance of CO2 fracturing fluid under high pressure dynamic filtration condition, which belongs to the technical field of simulating fracturing and reforming of oil and gas field and evaluating the sand carrying performance device of fracturing fluid. It includes the sand carrying measuring device and the image acquisition device, which is characterized by the filter loss measuring device, which is communicated through the connection pipeline, and the fracturing fluid is circulated in the connection pipeline, and the sand carrying measuring device includes a visual inner chamber to simulate the flow carrying process of the fracturing fluid in the crack fracture; The measuring device connects the visualized inner cavity to simulate the influence of different permeability formation on the filtration process in fractured fracture, and the image acquisition device is used to collect the flow form and data analysis of the fracturing fluid. The invention can simulate the flow direction of the fracturing fluid in the actual fracturing process, and the fracturing fluid enters the stratum rock matrix through the fracture wall, which is influenced by the permeability of the rock matrix of the formation, and the filtration performance of the fracturing fluid is changed.

【技术实现步骤摘要】
一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置及方法
本专利技术涉及一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置及方法，属于模拟油气田压裂改造、评价压裂液携砂性能装置的

技术介绍
随着油气藏的大规模开发，压裂技术成为油气藏增产开发的重要技术手段，压裂过程中主要是利用压裂液将支撑剂携带到裂缝中，在压裂裂缝闭合后能够在储层内行成高导流能力的支撑剂裂缝通道。模拟实际压裂过程，测量携砂液的滤失性能和携砂性能，可以在实际压裂过程选择合适的压裂液，保障压裂效果。实际压裂过程中，在裂缝内，沿压裂液流动方向，压裂液会通过裂缝壁面进入地层岩石基质，而地层岩石基质的渗透率不同会影响压裂液的滤失过程，即压裂液的滤失是一个动态变化的过程。而滤失量的变化会进一步影响压裂液的携砂性能。所以压裂液在裂缝中流动时，受周边地层渗透率的影响，滤失性能改变，进而影响压裂液的携砂性能。液态CO2干法压裂是指采用纯液态CO2作为压裂液对油气储层进行压裂改造的增产工艺。与水基压裂液相比，CO2压裂具有独特优势：没有残渣，配伍性好，降低污染；CO2流动性强，可以进入储集层中的微裂缝，更好地沟通储集层；压裂后地层中气体膨胀，加快返排；同时，CO2易溶于原油，降低原油粘度，利于提高原油的采收率。液态CO2干法压裂的上述性能对于非常规致密性油气层，尤其是敏感性地层的压裂改造效果和最终采收率的提高具有重要意义，具有良好的应用前景。但是液态CO2干法压裂应用中也存在一些技术难题。液态CO2粘度极低，一般在0.02-0.16mPa·s，而且其粘度、密度、表面张力等物理性质与温度和压力密切相关，压裂过程中携砂能力差、容易脱砂、形成砂堵，同时由于粘度低导致滤失量大。所以需要测量液态CO2改变其黏度后，在高压动态滤失条件下其滤失性能和携砂性能，而现有的压裂液携砂测量装置结构简单，功能单一，无法实现在不同渗透率地层的滤失条件下，测试压裂液的携砂能力。中国专利文献CN206002508U公开了《一种压裂液携砂效果评价装置》，该专利是在大型回路系统中评价压裂液携砂效果的装置。但是该专利技术仅针对普通常规压裂液，耐压能力有限，不适用于高压下液态CO2压裂液的携砂能力评价；该装置没有考虑到携砂液在压裂过程中会向周围地层滤失，携砂性能会由于动态滤失受到影响，无法模拟压裂施工中的真实条件。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置；本专利技术还提供上述测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置的测量方法。本专利技术实现了，动态滤失条件下，评价液态CO2压裂液或常规单相压裂液的携砂性能和滤失性能，既可以模拟同一裂缝中沿携砂液流动方向上地层渗透率的变化对携砂性能的影响，也可以模拟不同渗透率地层裂缝中的携砂性能，同时测定其滤失性能。本专利技术的技术方案如下：一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，包括携砂测量装置、图像采集装置，其特征在于，所述可视化装置还包括滤失测量装置，所述可视化装置通过连接管线连通，压裂液在所述连接管线内流通；所述携砂测量装置包括可视化内腔，用于模拟压裂液在压裂裂缝中的携砂流动过程；所述滤失测量装置连通所述可视化内腔，所述滤失测量装置的数量为多组，每组所述滤失测量装置包括岩心夹持器、岩心，所述岩心设置在所述岩心夹持器内，所述滤失测量装置用于模拟在压裂裂缝中不同渗透率地层对滤失过程的影响；所述图像采集装置设置在所述可视化内腔的上部，包括计算机、摄像机，用于采集压裂液携砂流动形态及数据分析。所述图像采集装置为现有技术，为行业内技术人员所熟知，不属于本专利技术的保护范围。此处设计的优势在于，携砂测量装置模拟压裂液在压裂裂缝中的携砂流动过程，滤失测量装置模拟在压裂裂缝中不同渗透率地层对滤失过程的影响，图像采集装置用于采集压裂液携砂流动形态及数据分析；实现对压裂液在裂缝中动态滤失的全还原，为测量压裂液提供最真实的环境。本专利技术公开的另一面，所述携砂测量装置还包括顺序设置在携砂液注入管上的第一阀门、循环泵、第一压力传感器、加砂器，顺序设置在携砂液排出管上的第二回压阀、第四阀门，所述携砂液注入管和所述携砂液排出管分别连接在所述可视化内腔的前部侧壁、后部侧壁；每组所述滤失测量装置包括顺序连接的第二阀门、岩心夹持器、第一回压阀、第三阀门、质量流量计，所述岩心夹持器上设置有多个温度传感器、压力传感器；所述可视化内腔的左右两侧设置有透明板，所述透明板上设置有开口；所述滤失测量装置通过连接管线穿过所述开口连接可视化内腔，可视化内腔内的压裂液通过开口进入岩心，用于模拟压裂液滤失进入地层的过程。此处设计的优势在于，本专利技术利用循环泵推动液态CO2携砂液流动，通过加砂罐加入支撑剂，携砂液在可视化内腔内部流通，经由可视内腔上的的开口滤失流入岩心夹持器，压裂液流经岩心后排出，在所述可视窗内腔外部与透明板相对的位置设置图像采集装置，由图像采集装置对液态CO2携砂流动形态进行拍摄记录、采集、储存、分析压裂液携砂的参数，同时监控支撑剂沉降形成的砂堤高度和临界沉降速度，进一步的评价所述模拟裂缝内液态CO2压裂液携砂能力。本专利技术公开的另一面，所述携砂液排出管上在所述可视化内腔的出口端设置有第一滤网。此处设计的优势在于，第一滤网的作用：一是当支撑剂颗粒运移地最远距离大于裂缝最大长度时,过滤支撑剂并使其在裂缝端部堆积,以研究不同体系压裂液携带下,支撑剂在裂缝端面铺置形态的变化；二是过滤掉压裂液中的颗粒,以免破坏回压阀。本专利技术公开的另一面，所述可视窗内腔内垂直方向设置有多个均匀等面积的区域，每个区域对应透明板上设置有开口，通过所述开口连接滤失测量装置。本专利技术公开的另一面，所述可视窗内腔内垂直方向设置有6个均匀等面积的区域，编号为A、B、C、D、E、F，每个区域对应透明板上等距设置4个开口，每个区域上部通过所述4个开口对应连接1组滤失测量装置，分别编号为a、b、c、d、e、f。此处设计的优势在于，6个均匀等面积设置的区域，每个区域连接1组滤失测量装置，在岩心夹持器内选择安装合适渗透率的岩心，还原实际开采过程中压裂液在压裂裂缝中流动，滤失进入不同渗透率的地层，对压裂液滤失量的影响。本专利技术公开的另一面，所述岩心夹持器上等间距设置有4个压力传感器、4个温度传感器。本专利技术公开的另一面，所述可视化内腔底部、所述岩心夹持器底部均设置有排砂孔，所述排砂孔上设置有封堵设备。此处设计的优势在于，选用法兰封堵装置，测量过程中用法兰封堵设备封堵所述排砂孔，测量结束后打开法兰封堵设备，将内部残留物质排出。本专利技术公开的另一面，所述携砂液注入管设置在所述可视化内腔的前部侧壁的顶部，所述携砂液排出管设置在所述可视化内腔的后部侧壁的顶部。本专利技术公开的另一面，所述可视化内腔的长度为500-700mm；高度为70-90mm；宽度为1-3mm。模拟实际裂缝尺寸。本专利技术公开的另一面，所述携砂液注入管和所述携砂液排出管属于所述连接管线；所述连接管线为内径3-6mm的不锈钢管线。本专利技术公开的另一面，所述岩心为方形，所述岩心的长度为200-400mm，高度为10-30mm，宽度为10-30mm，所述岩心的渗透率为1×10-3μm2-1μm2。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，包括携砂测量装置、图像采集装置，其特征在于，所述可视化装置还包括滤失测量装置，所述可视化装置通过连接管线连通，压裂液在所述连接管线内流通；所述携砂测量装置包括可视化内腔，用于模拟压裂液在压裂裂缝中的携砂流动过程；所述滤失测量装置连通所述可视化内腔，所述滤失测量装置的数量为多组，每组所述滤失测量装置包括岩心夹持器、岩心，所述岩心设置在所述岩心夹持器内，所述滤失测量装置用于模拟在压裂裂缝中不同渗透率地层对滤失过程的影响；所述图像采集装置设置在所述可视化内腔的上部，包括计算机、摄像机，用于采集压裂液携砂流动形态及数据分析。

【技术特征摘要】
1.一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，包括携砂测量装置、图像采集装置，其特征在于，所述可视化装置还包括滤失测量装置，所述可视化装置通过连接管线连通，压裂液在所述连接管线内流通；所述携砂测量装置包括可视化内腔，用于模拟压裂液在压裂裂缝中的携砂流动过程；所述滤失测量装置连通所述可视化内腔，所述滤失测量装置的数量为多组，每组所述滤失测量装置包括岩心夹持器、岩心，所述岩心设置在所述岩心夹持器内，所述滤失测量装置用于模拟在压裂裂缝中不同渗透率地层对滤失过程的影响；所述图像采集装置设置在所述可视化内腔的上部，包括计算机、摄像机，用于采集压裂液携砂流动形态及数据分析。2.根据权利要求1所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述携砂测量装置还包括顺序设置在携砂液注入管上的第一阀门、循环泵、第一压力传感器、加砂器，顺序设置在携砂液排出管上的第二回压阀、第四阀门，所述携砂液注入管和所述携砂液排出管分别连接在所述可视化内腔的前部侧壁、后部侧壁；每组所述滤失测量装置包括顺序连接的第二阀门、岩心夹持器、第一回压阀、第三阀门、质量流量计，所述岩心夹持器上设置有多个温度传感器、压力传感器；所述可视化内腔的左右两侧设置有透明板，所述透明板上设置有开口；所述滤失测量装置通过连接管线穿过所述开口连接可视化内腔，可视化内腔内的压裂液通过开口进入岩心，用于模拟压裂液滤失进入地层的过程。3.根据权利要求2所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述携砂液排出管上，在所述可视化内腔的出口端设置有第一滤网。4.根据权利要求1所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述可视窗内腔内垂直方向设置有多个均匀等面积的区域，每个区域对应透明板上设置有所述开口，通过所述开口连接滤失测量装置。5.根据权利要求1所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述可视窗内腔内垂直方向设置有6个均匀等面积的区域，每个区域对应透明板上等距设置4个所述开口，通过所述开口连接1组滤失测量装置。6.根据权利要求2所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述岩心夹持器上等间距设置有4个压力传感器、4个温度传感器。7.根据权利要求1所述的一种测量CO2压裂液高压动态滤失条件下携砂性能的可视化装置，其特征在于，所述可视化内腔底部、所述岩心夹持器底部均设置有排砂孔，所述排砂孔上设置有封堵设备。8.根据权利要求2所述的一种测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宾飞，史大山，吕其超，李兆敏，李爱山，左家强，刘洋，
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