一种细管式流变仪实验系统及实验方法技术方案

一种细管式流变仪实验系统及实验方法，该系统包括气瓶、冷却器、阀一和质量流量计依次连接在活塞容器一的顶部，恒速恒压泵通过阀二与活塞容器一的底部相连接；活塞容器一的顶部另有支路设置有毛细管；毛细管一端连接由阀五、活塞容器二、阀四和恒速恒压泵二依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二、活塞容器三、阀十三和恒速恒压泵三依次组成，另一路放空支路由阀十四控制；毛细管两端并联有两个测量线路；本发明专利技术还公开了该系统的实验方法；本发明专利技术适用于测试一定条件下CO2无水压裂液和其它液体压裂液的粘度、流变性及摩阻。

【技术实现步骤摘要】
一种细管式流变仪实验系统及实验方法
本专利技术涉及石油与天然气开发工程领域，特别涉及一种细管式流变仪实验系统及实验方法。
技术介绍
近年来，一种新的压裂技术—二氧化碳压裂技术逐渐热起来，越来越多的人们开始对他进行研究；其中，二氧化碳压裂液主要由二氧化碳和一定的化学试剂混合组成。现在行业内的CO2无水压裂液的粘度比较低，一般在0.5‐10mPa.s，当前人们测试压裂液粘度、流变性、摩阻的设备主要针对行业内使用的常用压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液等液体压裂液。针对当前使用的CO2无水压裂液这类气体压裂液，行业内暂无成熟设备产品对其粘度、流变性、摩阻提供很好的实验测试方法。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种细管式流变仪实验系统及实验方法，用于测试CO2无水压裂液的粘度以及流变性，也可以用于测试一定条件下的液体压裂液的粘度、流变性和摩阻。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种细管式流变仪实验系统，包括活塞容器一5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器一5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器一5的底部相连接；活塞容器一5的顶部另有支路，通过阀三8连接毛细管13，毛细管13一端连接由阀五12、活塞容器二11、阀四10和恒速恒压泵二9依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二22、活塞容器三23、阀十三24和恒速恒压泵三25依次组成，另一路放空支路由阀十四27控制；毛细管13两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀六14、压差传感器一15和阀八17，阀七16连接在压差传感器一15的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀九18、压差传感器二19和阀十一21，阀十20连接在压差传感器二19的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25这两个泵将活塞容器二11和活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。所述活塞容器一5的顶部能够打开，方便注入液体试剂样品；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(由CO2和某些化学试剂混合物组成)在不同温度、压力和浓度条件下粘度、流变性和摩阻性。所述毛细管13由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，内径为d，盘绕半径D，长度为L，均可以根据测试粘度，摩阻量程，依据细管式流变仪原理灵活选取。所述阀四10、活塞容器二11、阀五12、毛细管13、阀十二22、活塞容器三23和阀十三24及其连接管路置于控温箱26内部，方便控制实验时样品的测量温度。所述活塞容器一5的容积比活塞容器二11、活塞容器三23大5‐20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。所述细管式流变仪实验系统的实验方法，(1)当测试CO2压裂液时：首先，打开活塞容器一5，将配压裂液需要的化学试剂注入其中；然后，打开阀一3，气瓶1中的CO2气体一次通过冷却器2、阀一3和质量流量计4流到活塞容器一5，并且通过质量流量计4计量流到活塞容器一5中的CO2气体质量，结合注入到活塞容器一5中化学试剂的质量，计算出活塞容器一5中压裂液的质量浓度，然后关闭阀一3；打开阀二7和恒速恒压泵一6，将活塞容器一5中的CO2无水压裂液加压到目标实验压力条件；然后关闭阀二7，打开阀三8、阀四10、阀五12、阀十二22和阀十三24，使得活塞容器一5中的压裂液样品充满活塞容器二11和活塞容器三23中；依据测试量程需要，选择打开阀六14和阀八17，关闭阀七16，用压差传感器一15来测量毛细管13两端的压差；或者选择打开阀九18和阀十一21，关闭阀十20，用压差传感器二19来测量毛细管13两端的压差；然后打开控温箱26，调节到目标实验温度；关闭阀三8，打开阀四10和阀十三24，打开恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25，将活塞容器二11，活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25中一个处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13样品恒速恒压流动，而且其两端的压差稳定；测试一组完毕后，改变温度、压力和排量控制条件，并且交换恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25的吸取和驱替状态，继续测试下一组；实验过程中，在一定实验条件下，选用压差传感器一15或者压差传感器二19，测得压裂液样品在毛细管13内两端的压差值，即为待测摩阻值；该值及实验温度、压力能够用计算机一并实时采集；所述毛细管13内径为d，盘绕半径D，长度为L，毛细管内流速由恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25采集，通过上述参数及细管式流变仪的原理公式，即能够计算出毛细管13内压裂液样品的粘度，经过一定时间反复测试，进而得出流变性；实验测试结束后，打开阀十四27，将参与样品排出回收处理；(2)当测试液体压裂液时：只需在实验开始前，将压裂液样品注入活塞容器一5中，即开始实验测试，只是不需要注入CO2气体，替他方法不变，相对测试CO2压裂液的方法更加简单。和现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：(1)可以测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(CO2和少量化学试剂混合物)，在不同温度、压力、浓度条件下粘度，流变性，摩阻性。(2)该系统设计有恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25可以保证流速平稳，可以实现高温、高压条件下对压裂液的粘度，流变性，摩阻性反复测试，而且确保测试精度。(3)设计有两路测试压差的传感器，便于测试不同量程的粘度，流变性，确保测量精度。(4)该系统设计有控温箱26，方便改变实验的时候，测试温度条件。(5)毛细管13由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，盘管半径，内径，长度可以根据需要灵活设计，满足不同测试粘度、摩阻量程需要。附图说明图1为本专利技术细管式流变仪实验系统图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明：如图1所示，本专利技术一种细管式流变仪实验系统，包括活塞容器一5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器一5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器一5的底部相连接；活塞容器一5的顶部另有支路，通过阀三8连接毛细管13，毛细管13一端连接由阀五12、活塞容器二11、阀四10和恒速恒压泵二9依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二22、活塞容器三23、阀十三24和恒速恒压泵三25依次组成，另一路放空支路由阀十四27控制；毛细管13两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀六14、压差传感器一15和阀八17，阀七16连接在压差传感器一15的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管13两端的阀九18、压差传感器二19和阀十一21，阀十20连接在压差传感器二19的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二9和恒速恒压泵三25这两个泵将活塞容器二11和活塞容器三23中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管13恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。作为本专利技术的优选实施方式，所述活塞容器一5的顶部能够打开，方便注入液体试剂样品；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：包括活塞容器一(5)，气瓶(1)、冷却器(2)、阀一(3)和质量流量计(4)依次连接在活塞容器一(5)的顶部，恒速恒压泵(6)通过阀二(7)与活塞容器一(5)的底部相连接；活塞容器一(5)的顶部另有支路，通过阀三(8)连接毛细管(13)，毛细管(13)一端连接由阀五(12)、活塞容器二(11)、阀四(10)和恒速恒压泵二(9)依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二(22)、活塞容器三(23)、阀十三(24)和恒速恒压泵三(25)依次组成，另一路放空支路由阀十四(27)控制；毛细管(13)两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管(13)两端的阀六(14)、压差传感器一(15)和阀八(17)，阀七(16)连接在压差传感器一(15)的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管(13)两端的阀九(18)、压差传感器二(19)和阀十一(21)，阀十(20)连接在压差传感器二(19)的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二(9)和恒速恒压泵三(25)这两个泵将活塞容器二(11)和活塞容器三(23)中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管(13)恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。...

【技术特征摘要】
1.一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：包括活塞容器一(5)，气瓶(1)、冷却器(2)、阀一(3)和质量流量计(4)依次连接在活塞容器一(5)的顶部，恒速恒压泵(6)通过阀二(7)与活塞容器一(5)的底部相连接；活塞容器一(5)的顶部另有支路，通过阀三(8)连接毛细管(13)，毛细管(13)一端连接由阀五(12)、活塞容器二(11)、阀四(10)和恒速恒压泵二(9)依次组成的支路，另一端分两路，一路由阀十二(22)、活塞容器三(23)、阀十三(24)和恒速恒压泵三(25)依次组成，另一路放空支路由阀十四(27)控制；毛细管(13)两端并联有两个测量线路，其中一个测量线路为依次连接在毛细管(13)两端的阀六(14)、压差传感器一(15)和阀八(17)，阀七(16)连接在压差传感器一(15)的两端，另一个测量线路为依次连接在毛细管(13)两端的阀九(18)、压差传感器二(19)和阀十一(21)，阀十(20)连接在压差传感器二(19)的两端，根据需要选择测量线路，便于测试不同量程的粘度和流变性，确保测量精度；恒速恒压泵二(9)和恒速恒压泵三(25)这两个泵将活塞容器二(11)和活塞容器三(23)中的样品加压到实验目标压力；而且其中一个恒速恒压泵处于吸取状态，另外一个处于驱替状态，以保证毛细管(13)恒速恒压流动，确保其两端的压差稳定。2.根据权利要求1所述的一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：所述活塞容器一(5)的顶部能够打开，方便注入液体试剂样品；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液在不同温度、压力和浓度条件下粘度、流变性和摩阻性。3.根据权利要求1所述的一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：所述毛细管(13)由一组内径均匀光滑的盘管盘绕而成，内径为d，盘绕半径D，长度为L，均能够根据测试粘度，摩阻量程，依据细管式流变仪原理灵活选取。4.根据权利要求1所述的一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：所述阀四(10)、活塞容器二(11)、阀五(12)、毛细管(13)、阀十二(22)、活塞容器三(23)和阀十三(24)及其连接管路置于控温箱(26)内部，方便控制实验时样品的测量温度。5.根据权利要求1所述的一种细管式流变仪实验系统，其特征在于：所述活塞容器一(5)的容积比活塞容器二(11)、活塞容器三(23)大5-20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。6.权利要求1至5任一项所述细管式流变仪实验系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，张国祥，王金意，荆铁亚，赵文韬，
申请(专利权)人：中国华能集团公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11