一种脉冲加砂压裂中间顶替液的泵注装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种脉冲加砂压裂中间顶替液的泵注装置及工作方法，包括中间顶替液泵机组、混砂车泵机组、储液罐、电脑控制系统、模拟井筒和可视平板裂缝装置，混砂车泵机组与中间顶替液泵机组的出口共同接入模拟井筒，混砂车泵机组与中间顶替液泵机组的入口分别与储液罐相连，模拟井筒与可视平板裂缝装置连接，电脑控制系统分别与混砂车泵机组、中间顶替液泵机组连接；通过电脑控制系统实现携砂液和中间顶替液脉冲式交替泵入，最终达到形成一定的支撑剂段塞以保证裂缝的导流能力。通过可视平板裂缝装置从外部观察支撑剂段塞的形成和分布，缝宽可调节并且能够提供闭合压力，可以观察支撑剂段塞在不同闭合压力下的形态以及稳定性，实验效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种脉冲加砂压裂中间顶替液的累注装置及工作方法，属于油气田开 发研究

技术介绍
脉冲加砂压裂，是在加砂压裂过程中，通过专用混砂车脉冲式累入一段支撑剂，再 脉冲式累入一段纯液体，进行反复交替循环加砂压裂。支撑剂脉冲时间与纯液体脉冲时间 之和为一个脉冲周期。 脉冲加砂压裂前置液注入与常规压裂工艺一致，主要区别在于携砂液阶段支撑剂W脉冲段塞形式注入，一段支撑剂、一段中间顶替液交替进行，支撑剂浓度逐级升高。前置 液阶段可W累注冻胶液或者滑溜水，携砂液阶段采用冻胶混合纤维注入，确保获得稳定的 支撑剂段塞，中间顶替液多采用滑溜水或者一定浓度的脈胶压裂液。在施工末期，需要尾追 一个连续支撑剂段塞，使缝口位置有稳定而均匀的支撑剂充填层。段塞式累注工艺有利于 在裂缝中形成"通道"，中间顶替液把前一段支撑剂推入地层，形成一段支撑剂"支柱带"，由 于中间顶替液的交替式注入，使支撑剂段塞达到隔离的状态，使各"支柱"间留有一定空间 的支撑剂真空带，液体破胶返排后便形成众多的通道网络。 目前，对于脉冲加砂压裂脉冲式注入所形成理想的支撑剂团，多是进行定性的描 述，不存在关于中间顶替液的累入研究。2014年，吴顺林等人在《一种实现裂缝高导流能 力的脉冲加砂压裂新方法》中提出一种实现裂缝高导流能力的脉冲加砂压裂新方法，并 验证了不均匀充填层与均匀充填层的导流能力的关系，同时对支撑剂段塞的稳定性和完 整性等进行过探索，但是也没有就中间顶替液对不均匀充填层的影响和中间顶替液的累 入过程进行充分的探究。国内专利文件"用于水力压裂模拟实验的流体交替连续累入装 置"（CN20351553抓）中提出了累入两种实验流体的实验装置，采用的是两个高压容器罐交 替注入，不能按照要求W既定的程序调节携砂液的砂比W及添加其他添加剂。另外在其末 尾只设计了井口装置，没有设计支撑剂段塞的可视装置，也不能达到液体的有效循环利用。 国内专利文件"用于水力压裂模拟实验的携砂流体累注装置"（CN204371292U)设计了一种 携砂液的累注模拟装置，但是不能使中间顶替液与携砂液的交替注入，也不能形成相应的 支撑剂段塞，无法优选出适合的液体流量、累注时间W及携砂液浓度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种脉冲加砂压裂中间顶替液的累注装置，该 装置对混砂车、储液罐W及外部压裂累车机组等其他压裂设备无缝嵌入式连接，通过此装 置的控制实现支撑剂段塞和中间顶替液的脉冲式注入，并基于可视化平板对支撑剂段塞进 行清晰地记录和分析。 本专利技术还提供一种上述累注装置的工作方法。 阳007] 本专利技术的技术方案如下： 一种脉冲加砂压裂中间顶替液累注装置，包括中间顶替液累机组、混砂车累机组、 储液罐、电脑控制系统、模拟井筒和可视平板裂缝装置，混砂车累机组与中间顶替液累机组 的出口共同接入模拟井筒，混砂车累机组与中间顶替液累机组的入口分别与储液罐相连， 模拟井筒与可视平板裂缝装置连接，电脑控制系统分别与混砂车累机组、中间顶替液累机 组连接；所述的混砂车累机组用W累入压裂用的携砂液，所述中间顶替液累机组用W累入 压裂用的中间顶替液，所述储液罐用W盛装压裂用的压裂液基液，所述的可视平板裂缝装 置用W从外部观察支撑剂段塞的形成和分布，所述电脑控制系统用W控制混砂车累机组和 中间顶替液累机组进行间隔交替累入。不同于目前现场加砂用一根管线的情况，本专利技术的 技术方案使用两部累机组交替累入液体W实现支撑剂段塞的形成，最后在支撑剂段塞之间 形成无支撑剂填充的高导流通道，更加清楚、可控性强。 根据本专利技术优选的，混砂车累机组包括加砂口、输入管汇、输出管汇、加砂装置、纤 维添加装置和混砂部分，加砂装置包括加砂池和螺杆输送装置，加砂方式为螺旋加砂。在加 砂池中填砂并通过螺杆输送装置将支撑剂输送至加砂口，通过控制螺杆的旋转速度对加砂 速度进行控制调节，加入混砂车累机组中的支撑剂、纤维和压裂液基液充分混合形成携砂 液。 进一步优选的，混砂车累机组混砂部分的容积为200~30化，加砂速度为0~ lOL/min。 根据本专利技术优选的，模拟井筒包括外壳和内套，外壳在纵向上设有一条间隙，间隙 与可视平板裂缝装置连接；内套与外壳旋转连接，内套管壁上沿周向分布有至少1列射孔， 每一列射孔的射孔数目各不相同。将模拟井筒设为双层构造，可W通过旋转内套，选择需要 的射孔数目，使具有特定射孔数目的运一列射孔与外壳的间隙对齐，即与可视平板裂缝装 置联通，来参与模拟井筒下的压裂射孔情况，此时其他列的射孔则不能与可视平板裂缝联 通。 进一步优选的，所述内套管壁上沿周向分布有5列射孔，5列射孔的射孔数目分别 为6孔、7孔、8孔、9孔、10孔。 进一步优选的，模拟井筒的高度为1. 2~1. 5m，内套内径为80mm~150mm。 进一步优选的，所述脉冲加砂压裂中间顶替液累注装置还包括收集管汇，收集管 汇与可视平板裂缝装置相连，收集管汇通过管汇与储液罐相连。可视平板裂缝装置的多余 液体通过收集管汇进行回收，重新返回到储液罐中。 进一步优选的，所述收集管汇与储液罐之间设有滤筛装置和输送累。输送累有助 于将回收的液体充分输送回储液罐中；增加滤筛装置，W防止回收的携砂液中的支撑剂流 入储液値。 根据本专利技术优选的，所述混砂车累机组、中间顶替液累机组接入模拟井筒的一端 均设有单向阀。W防止混砂车累机组与中间顶替液累机组之间相互倒灌。 根据本专利技术优选的，所述混砂车累机组、中间顶替液累机组接入模拟井筒的一端 均设有电磁流量计。W精准便捷记录混砂车累机组、中间顶替液累机组的累送流量。 根据本专利技术优选的，储液罐的容积为400~50化，储液罐上端设有揽拌器。揽拌器 能使脈胶与水能充分混合，避免鱼眼的产生，W配制较好的压裂液基液。 根据本专利技术优选的，可视平板裂缝装置为可调节缝宽的裂缝装置，包括加压装置， 加压装置用w提供闭合压力。通过可视平板裂缝装置可w观察支撑剂段塞在不同闭合压力 下的形态W及稳定性。 进一步优选的，缝宽调节范围为2mm~10mm，可视平板裂缝装置的高度为1. 2~ 1. 5m，可视平板裂缝装置的长度为2~4m，可视平板裂缝装置表面材质为透明有机玻璃。 根据本专利技术优选的，所述电脑控制系统分别与混砂车累机组、中间顶替液累机组 各自内部的累送时间装置、管汇开关相连，电脑控制系统用W控制混砂车累机组和中间顶 替液累机组进行间隔交替累入，控制参数包括脉冲时间、脉冲频率、混砂车累机组与中间顶 替液累机组各自的累送流量，所述脉冲时间为一个脉冲周期，所述一个脉冲周期为携砂液 的累入时间与中间顶替液的累入时间之和，所述脉冲频率为脉冲时间的倒数。 进一步优选的，所述混砂车累机组与中间顶替液累机组的累送流量均《60L/min。 一种利用如上述所述脉冲加砂压裂中间顶替液累注装置的工作方法，包括步骤如 下： (1)连接累注装置，检测整个装置的密封性；(2)在储液罐中，按照要求配置脈胶压裂液基液，并使用储液罐上方的揽拌器将压 裂液基液充分揽拌均匀；避免鱼眼的产生； (3)在电脑控制系统中设定累送控制程序，设定控制参数包括中间顶替液与携砂 液的脉冲时间、脉冲频率、混砂车累机组与中间顶替液累机组各自的累送流量；选择需要的 射孔数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲加砂压裂中间顶替液泵注装置，其特征在于，包括中间顶替液泵机组、混砂车泵机组、储液罐、电脑控制系统、模拟井筒和可视平板裂缝装置，混砂车泵机组与中间顶替液泵机组的出口共同接入模拟井筒，混砂车泵机组与中间顶替液泵机组的入口分别与储液罐相连，模拟井筒与可视平板裂缝装置连接，电脑控制系统分别与混砂车泵机组、中间顶替液泵机组连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，李龙斌，于海洋，
申请(专利权)人：东营石大海润石油科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37