一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置及其使用方法，包括高温高压装置、温度控制系统、压力控制系统、冷却降压集气系统、气体组分检测系统及计算机数据采集处理系统；温度控制系统、压力控制系统用于调节控制高温高压装置内的温度和压力，高温高压装置依次连接冷却降压集气系统、气体组分检测系统和计算机数据采集处理系统，温度控制系统、压力控制系统还分别连接计算机数据采集处理系统。本发明专利技术结构简单、设计合理，使用操作简便，可以通过改变温度、压力参数，模拟目前国内油气井储层条件，为燃爆压裂药剂在油气井内的安全作业提供可靠的实验数据参考，优化实际作业的操作过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置及其使用方法，属于燃爆压裂药剂安全性测试装置

技术介绍
随着油气田开发地深入，燃爆压裂技术以其快加载速率、高峰值压力、简施工工艺、低作业成本的优势，已逐步发展为开发深层、致密等非常规油气藏的一种有效储层改造手段。燃爆压裂药剂为含能材料，对温度、压力较敏感，且油气井储层处于一定的温度和压力环境下，因此燃爆压裂施工前必须确认压裂药剂在井筒内的安全性，以保证现场施工的安全性。利用热安全性测试装置对燃爆压裂药剂在高温高压环境下进行安全性模拟实验是燃爆压裂施工前的重要一环，目前关于含能材料的热安全性测试装置较多，如申请号2013102376077，专利技术名称为一种含能材料热安定性及热安全性试验装置及方法；申请号2011101414227，专利技术名称为自动化爆发点测试仪器。但缺乏对燃爆压裂药剂在温度、压力共同作用下药剂安全性的研究，还未出现对其高温高压安全性进行检测的装置和方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，旨在简化实验流程的同时，有效模拟温度、压力和温度压力共同作用下燃爆压裂药剂在储层环境下的安全性。本专利技术还提供上述一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置的使用方法。本专利技术的技术方案如下：一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，包括高温高压装置、温度控制系统、压力控制系统、冷却降压集气系统、气体组分检测系统及计算机数据采集处理系统；所述温度控制系统包裹高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的温度，所述压力控制系统连接高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的压力，高温高压装置还依次连接冷却降压集气系统、气体组分检测系统和计算机数据采集处理系统，所述温度控制系统、压力控制系统还分别连接计算机数据采集处理系统。优选的，所述高温高压装置包括腔体和反应皿，所述反应皿放置在腔体内。优选的，所述温度控制系统包括加热套、保温套和电热偶，所述加热套包括伍德合金和电阻丝，所述伍德合金包覆于腔体外周，保温套包裹于伍德合金外侧，所述电阻丝的一端插入伍德合金内、另一端连接外部电源；所述电热偶的一端插入腔体内、另一端连接计算机数据采集处理系统。进一步地，所述保温套外侧通过外壳封装。优选的，所述压力控制系统包括氮气压缩机、水源、精密压力源和压力传感器，所述氮气压缩机和水源分别与精密压力源连接，所述精密压力源与腔体连通，所述压力传感器的一端与腔体连接、另一端与计算机数据采集处理系统连接。优选的，所述冷却降压集气系统包括换热器和降压罐，所述降压罐与腔体底部连接，降压罐还连接换热器。优选的，所述气体组分检测系统采用傅里叶变换红外光谱仪，傅里叶变换红外光谱仪分别连接换热器和计算机数据采集处理系统。优选的，所述计算机数据采集处理系统包括计算机显示器、计算机主机、压力信号采集板、温度信号采集板和光谱信号采集板；所述压力信号采集板、温度信号采集板、光谱信号采集板均通过信号传输线与计算机主机连接。此设计的好处在于，压力传感器采集的压力信号、电热偶采集的温度信号、傅里叶变换红外光谱仪采集的光谱信号分别传递给压力信号采集板、温度信号采集板、光谱信号采集板，再由采集板传递给计算机主机，计算机主机对这些信号进行数据处理，然后在计算机显示器屏幕上显示出相关测试曲线。优选的，所述腔体上端设有密封盖，密封盖上设置有八个孔。此设计的好处在于，八个孔各有用途，即一孔通过高压管道连接高压气源，一孔插入压力传感器，两孔插入热电偶，四孔插入电阻丝；所述腔体的底端开有一孔，用于通过高压管道连接所述的降压罐。优选的，所述精密压力源包括高压管道、气源截止阀、高低压隔离阀、加压速率控制阀和电源开关；所述加压速率控制阀一端与低压气源连接，另一端与高低压隔离阀连接，所述气源截止阀一端与高压气源连接，另一端与高低压隔离阀连接；所述高低压隔离阀连接高压管道，高压管道一端插入密封盖上的一个孔内。此设计的好处在于，通过不同阀的控制，可以实现对腔体内压力的多种模式调节，以满足不同的实验需求。优选的，所述高压管道上设置有输出压力表。优选的，所述压力传感器采用高精度耐高温的蓝宝石压力传感器，所述蓝宝石压力传感器一端插入密封盖的一个孔内，另一端与压力信号采集板连接。优选的，所述换热器为列管式换热器。一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置的使用方法，包括以下步骤，A模拟油气井储层温度下燃爆压裂药剂安全性测试实验：将准备好的压裂药剂放入反应皿中；关闭所有阀门，检查设备连接无误后，打开系统电源开关，对腔体进行加热，每升高10℃，停止加热，观察十分钟内腔体内温度、压力变化；若无明显变化，继续加热观察；若温度、压力陡增，则压裂药剂在该温度下分解甚至爆燃，待压力稳定后，打开阀门，先将爆燃气体排入降压罐中降压，降压完成后再将爆燃气体排入换热器进行降温，降温完成后将气体排入气体组分检测系统进行气体组分检测，根据气体的特征红外吸收定性分析浓缩气体样品中气体的种类，最后待温度、压力降为常温常压时，取出反应皿，观察爆燃残留物；B模拟油气井储层压力下燃爆压裂药剂安全性测试实验：将准备好的压裂药剂放入已固定的反应皿中；关闭所有阀门；检查设备连接无误后，打开系统电源开关，打开水源，拧松排气阀；观察排气阀处一旦有水排出，即关闭排气阀，关闭水源；打开气源截止阀、高低压隔离阀、加压速率调节阀，当腔体中压力增加10MPa时，停止调节，观察十分钟内温度、压力变化；若无明显变化，继续加压观察；若温度、压力陡增，则压裂药剂在该压力下分解甚至爆燃，待温度、压力稳定后，先将爆燃气体排入降压罐中降压，降压完成后将爆燃气体排入换热器降温；降温完成后将气体排入气体组分检测系统进行气体组分检测，根据气体的特征红外吸收定性分析浓缩气体样品中气体的种类，最后待装置温度、压力降为常温常压时，取出反应皿，观察爆燃残留物；C模拟油气井储层温度、压力下燃爆压裂药剂安全性测试实验：将准备好的压裂药剂放入已固定的反应皿中；关闭所有阀门，检查设备连接无误后，打开系统电源开关，对腔体进行加热，升高10℃，停止加热，观察十分钟内温度、压力变化；若无明显变化，打开水源，拧松排气阀；观察排气阀处一旦有水排出，即关闭排气阀，关闭水源，然后打开气源截止阀、高低压隔离阀、加压速率调节阀，当腔体中压力增加10MPa时，停止调节，观察十分钟内温度、压力变化；若无明显变化，继续交替进行加热和加压观察；若温度、压力陡增，则压裂药剂在该温度、压力下分解甚至爆燃，待压力稳定后，先现将爆燃气体排入降压罐中降压，降压完成后将爆燃气体排入换热器降温；降温完成后打开阀门将气体排入气体组分检测系统进行气体组分检测，根据气体的特征红外吸收定性分析浓缩气体样品中气体的种类，最后待装置温度、压力降为常温常压时，取出反应皿，观察爆燃残留物。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术测试装置能够模拟目前国内油气井储层条件：温度，室温-200℃；压力，常压-80Mpa，为燃爆压裂药剂在油气井内的安全作业提供可靠的实验数据参考，能够为改进实际作业提供重要的理论依据，优化实际作业的操作过程。2、本专利技术测试装置在模拟高温高压下燃爆压裂药剂安全性的同时，还能通过傅里叶变换红外光谱仪对爆燃产出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，包括高温高压装置、温度控制系统、压力控制系统、冷却降压集气系统、气体组分检测系统及计算机数据采集处理系统；所述温度控制系统包裹高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的温度，所述压力控制系统连接高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的压力，高温高压装置还依次连接冷却降压集气系统、气体组分检测系统和计算机数据采集处理系统，所述温度控制系统、压力控制系统还分别连接计算机数据采集处理系统。

【技术特征摘要】
1.一种油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，包括高温高压装置、温度控制系统、压力控制系统、冷却降压集气系统、气体组分检测系统及计算机数据采集处理系统；所述温度控制系统包裹高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的温度，所述压力控制系统连接高温高压装置，用于调节控制高温高压装置内的压力，高温高压装置还依次连接冷却降压集气系统、气体组分检测系统和计算机数据采集处理系统，所述温度控制系统、压力控制系统还分别连接计算机数据采集处理系统。2.如权利要求1所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述高温高压装置包括腔体和反应皿，所述反应皿放置在腔体内。3.如权利要求2所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述温度控制系统包括加热套、保温套和电热偶，所述加热套包括伍德合金和电阻丝，所述伍德合金包覆于腔体外周，保温套包裹于伍德合金外侧，所述电阻丝的一端插入伍德合金内、另一端连接外部电源；所述电热偶的一端插入腔体内、另一端连接计算机数据采集处理系统。4.如权利要求2所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述压力控制系统包括氮气压缩机、水源、精密压力源和压力传感器，所述氮气压缩机和水源分别与精密压力源连接，所述精密压力源与腔体连通，所述压力传感器的一端与腔体连接、另一端与计算机数据采集处理系统连接。5.如权利要求2所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述冷却降压集气系统包括换热器和降压罐，所述降压罐与腔体底部连接，降压罐还连接换热器。6.如权利要求5所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述气体组分检测系统采用傅里叶变换红外光谱仪，傅里叶变换红外光谱仪分别连接换热器和计算机数据采集处理系统。7.如权利要求1或2所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述计算机数据采集处理系统包括计算机显示器、计算机主机、压力信号采集板、温度信号采集板和光谱信号采集板；所述压力信号采集板、温度信号采集板、光谱信号采集板均通过信号传输线与计算机主机连接。8.如权利要求2所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述腔体上端设有密封盖，密封盖上设置有八个孔。9.如权利要求8所述的油气井燃爆压裂药剂高温高压安全性测试装置，其特征在于，所述精密压力源包括高压管道、气源截止阀、高低压隔离阀、加压速率控制阀和电源开关；所述加压速率控制阀一端与低压气源连接，另一端与高低压隔离阀连接，所述气源截止阀一端与高压气源连接，另一端与高低压隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲春生，刘洪志，吴飞鹏，谷潇雨，刘恒超，崔淑霞，刘静，李晓，宋俊强，
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