一种大型压裂液携砂能力动态测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，属油气田开发压裂技术研究领域。本实用新型专利技术由混料罐、螺杆泵、矩形模型和渣液收集罐构成，混料罐的流出端通过螺杆泵与可调缝宽可倾斜的矩形模型的输入端连通，矩形模型的流出端经过进出口扩散器后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd与渣液收集罐连通，另一条通过管路和VDe与混料罐连通。本实用新型专利技术的装置操作简单快捷，控制方便，安全可靠，结构合理，通过该装置能综合评价压裂液的携砂能力，优先筛选合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，并能依据水力压裂模型对典型裂缝宽度的预测结果进行实验研究验证，使用该装置进行测试更接近于应用环境实况，对压裂液及支撑剂性能评价更科学。

A dynamic testing device for sand carrying capacity of large fracturing fluid

The utility model relates to a large-scale dynamic testing device for sand carrying capacity of fracturing fluid, which belongs to the research field of oil and gas field development fracturing technology. The utility model is composed of a mixing tank, a screw pump, a rectangular model and a slag liquid collecting tank. The outflow end of the mixing tank is connected with the input end of the rectangular model with adjustable slot width and tilt. The outflow end of the rectangular model is divided into two branches after passing through the inlet and outlet diffusers, one is connected with the slag liquid collecting tank through the pipeline and the ball valve VDD, the other is connected with the mixing tank through the pipeline and VDE Tong. The device of the utility model has the advantages of simple and quick operation, convenient control, safety and reliability, and reasonable structure. Through the device, the sand carrying capacity of the fracturing fluid can be comprehensively evaluated, the suitable fracturing fluid and proppant for oil-gas fracturing can be selected preferentially, and the prediction results of typical fracture width can be verified by experimental research according to the hydraulic fracturing model. The test with the device is closer to the application ring It is more scientific to evaluate the performance of fracturing fluid and proppant.

【技术实现步骤摘要】
一种大型压裂液携砂能力动态测试装置
本技术涉及一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，属油气田开发压裂技术研究领域。
技术介绍
压裂液是压裂技术的重要组成部分，起着传递压力和携带支撑剂的作用。支撑剂在压裂液中的沉降规律研究具有十分重要的意义,对于颗粒的群体沉降,由于现象复杂,严格的理论分析十分困难,大都采用试验方法进行。同时压裂施工过程中压裂液在不同的流速、不同的注砂浓度和不同的流体粘度下的携砂能力,都将直接影响砂粒的分布规律和填砂裂缝的导流能力。现有的裂缝模拟装置的裂缝为固定式，不能实现缝宽的无级调节，模型尺寸小，模拟装置裂缝只安装单面透明玻璃，只能单侧观察，且模拟装置不能倾斜，无法模拟压裂液在不同缝隙结构的携砂能力，现有裂缝模拟装置的测试局限性可见一斑。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种在结构、原理及流体流动速率上采用相似原理进行模拟并通过螺杆泵作为流动动力的装置，通过测试不同流速、不同粘度下的压裂液携带不同砂比、不同性能指标的支撑剂在不同缝隙结构条件下的水平流动过程中支撑剂的沉降速度和沉降高度等数据，研究支撑剂动态沉降与压裂液性能、施工排量、施工时间及不同缝隙结构的关系，综合评价压裂液的携砂能力，筛选出合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，并能依据水力压裂模型对典型裂缝宽度的预测结果进行实验研究验证的压裂液的携砂能力。本技术的技术方案是：该大型压裂液携砂能力动态测试装置由混料罐、螺杆泵、质量流量计、进出口扩散器、矩形模型和渣液收集罐构成，其特征在于：混料罐的流出端通过球阀VDa和管路与螺杆泵的流入端连通，螺杆泵的流出端分为两条支路，一条通过球阀VDb、管路、质量流量计和进出口扩散器与矩形模型的输入端连通，另一条通过球阀VDc和管路与渣液收集罐连通；矩形模型的流出端连接有进出口扩散器，矩形模型的流出端经过进出口扩散器后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd与渣液收集罐连通，另一条通过管路和VDe与混料罐的上部连通。所述的螺杆泵上设置有频率调节器。所述的矩形模型由模型边框、固定玻璃、固定压板、固定玻璃密封垫、直线导轨、活动压板、缝宽调节螺丝、方形密封条、活动玻璃和活动压板固定螺丝构成，模型边框的一侧依次安装固定玻璃密封垫、固定玻璃和固定压板，并通过螺栓把固定压板与模型边框固定，模型边框另一侧的上下边框通过直线导轨设置有活动压板，活动压板上通过螺栓固装有活动玻璃，活动玻璃和活动压板之间的密封槽内设置有方形密封条，活动压板上安装有缝宽调节螺丝，活动压板四周通过活动压板固定螺丝与模型边框连接固定。所述的矩形模型通过旋转支座和倾斜调节螺杆与模型支架连接。所述的矩形模型与模型支架之间安装有渣液收集槽。所述的矩形模型能实现与竖直方向0-45°范围内的倾角调节。所述的旋转支座上设置有显示矩形模型与竖直方向倾角的量角器。所述的矩形模型流入端上方装有压力显示器，流出端上方装有出口排气阀，矩形模型的底部呈间隔状装有快开排渣堵头。所述的进出口扩散器一端为圆形，与管道连接；另一端为长条形，与矩形模型的缝隙连接。所述的大型压裂液携砂能力动态测试装置的使用方法包括以下步骤：1）根据井场地质资料设计实验方案，实验方案应包括但不限于以下内容：压裂液配方及性能指标、支撑剂粒径及比重、砂比、流速、缝宽与倾角；2）压裂液的配制及性能测试；3）按照实验方案分别调整测试装置的缝宽和倾角；4）分别开展不同流速、不同支撑剂和砂比在不同压裂液条件下的携砂能力测试，记录砂堤形成的时间和高度以及沉降过程中可能出现的拐点或长度等分位置；5）研究压裂液性能如比重、流体粘度对携砂能力的相对影响，研究流速、支撑剂比重、砂比、裂缝宽度及角度对携砂能力的相对影响；6）综合评估压裂液的携砂能力，优先筛选合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，调整优化现场施工方案。本技术与现有技术相比的有益效果在于：该大型压裂液携砂能力动态测试装置操作简单快捷，控制方便，安全可靠，结构合理，采用螺杆泵作为流动动力，实现了大型裂逢宽度无级可调、裂逢角度可倾斜的模拟测试、避免了固定模拟裂逢宽度及裂宽度不能倾斜的局限性；装置矩形模型的进出口安装的流动扩散器，提高了模型内流体流动的稳定性，有效的增强裂缝的利用率，使得后续实验中的流动形式能够保持一致，避免了直管插入式接口导致形成的较大紊流和端部效应，影响压裂液的有效扩散；本技术通过测试不同流速、不同粘度条件下的压裂液携带不同砂比、不同性能指标的支撑剂在不同缝隙结构条件下的水平流动过程中支撑剂的沉降速度和沉降高度等数据，研究支撑剂动态沉降与压裂液性能、施工排量、施工时间及不同缝隙结构的关系，综合评价压裂液的携砂能力，优先筛选合适的油气压裂用压裂液和支撑剂，并能依据水力压裂模型对典型裂缝宽度的预测结果进行实验研究验证。附图说明图1为本技术的流程原理结构示意图；图2为本技术中矩形模型的安装结构示意图；图3为本技术中进出口扩散器的主视结构图；图4为本技术中进出口扩散器的右视结构图；图5为本技术中进出口扩散器的俯视结构图；图6为本技术中快开排渣堵头堵住矩形模型时的结构图；图7为本技术中快开排渣堵头拔出矩形模型时的结构图。图中：1、混料罐，2、球阀VDa，3、螺杆泵，4、频率调节器，5、球阀VDb，6、球阀VDc，7、质量流量计，8、进出口扩散器，9、压力显示器，10、矩形模型，11、出口排气阀，12、快开排渣堵头，13、球阀VDd，14、球阀VDe,15、渣液收集罐，16、模型支架，17、渣液收集槽，18、旋转支座，19、倾斜调节螺杆，20、模型边框，21、固定玻璃，22、固定压板，23、固定玻璃密封垫，24，直线导轨，25、活动压板，26、缝宽调节螺丝，27、方形密封条，28、活动玻璃，29、活动压板固定螺丝。具体实施方式在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的如“流入端”通常是指流体流入的端口，“流出端”是指流体流出的端口。该大型压裂液携砂能力动态测试装置由混料罐1、螺杆泵3、质量流量计7、进出口扩散器8、矩形模型10和渣液收集罐15构成，混料罐1的流出端通过球阀VDa2和管路与螺杆泵3的流入端连通，螺杆泵3的流出端分为两条支路，一条通过球阀VDb5、管路、质量流量计7和进出口扩散器8与矩形模型10的输入端连通，另一条通过球阀VDc6和管路与渣液收集罐15连通，所述的螺杆泵3上设置有频率调节器4，转速和流量根据测试需要由频率调节器4控制，螺杆泵3的排量在质量流量计7上进行反馈显示，所述的螺杆泵3的最大排量为50m3/h；矩形模型10的流出端连接有进出口扩散器8，进出口扩散器8一端为圆形，与管道连接，另一端为长条形，与矩形模型10的缝隙连接，这样进出口扩散器8能有效改变流体的流动截面，提高了矩形模型10内流体流动的稳定性，增强裂缝的利用率；矩形模型10的流出端经过进出口扩散器8后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd13与渣液收集罐15连通，另一条通过管路和VDe14与混料罐1的上部连通。所述的矩形模型10通过旋转支座18和倾斜调节螺杆19与模型支架16连接，矩形模型10由模型边框20、固定玻璃21、固定压板22、固定玻璃密封垫23、直线导轨24、活动压板25、缝宽调节螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，它由混料罐（1）、螺杆泵（3）、质量流量计（7）、进出口扩散器（8）、矩形模型（10）和渣液收集罐（15）构成，其特征在于：混料罐（1）的流出端通过球阀VDa（2）和管路与螺杆泵（3）的流入端连通，螺杆泵（3）的流出端分为两条支路，一条通过球阀VDb（5）、管路、质量流量计（7）和进出口扩散器（8）与矩形模型（10）的输入端连通，另一条通过球阀VDc（6）和管路与渣液收集罐（15）连通；矩形模型（10）的流出端连接有进出口扩散器（8），矩形模型（10）的流出端经过进出口扩散器（8）后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd（13）与渣液收集罐（15）连通，另一条通过管路和VDe（14）与混料罐（1）的上部连通。

【技术特征摘要】
1.一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，它由混料罐（1）、螺杆泵（3）、质量流量计（7）、进出口扩散器（8）、矩形模型（10）和渣液收集罐（15）构成，其特征在于：混料罐（1）的流出端通过球阀VDa（2）和管路与螺杆泵（3）的流入端连通，螺杆泵（3）的流出端分为两条支路，一条通过球阀VDb（5）、管路、质量流量计（7）和进出口扩散器（8）与矩形模型（10）的输入端连通，另一条通过球阀VDc（6）和管路与渣液收集罐（15）连通；矩形模型（10）的流出端连接有进出口扩散器（8），矩形模型（10）的流出端经过进出口扩散器（8）后分为两条支路，一条通过管路和球阀VDd（13）与渣液收集罐（15）连通，另一条通过管路和VDe（14）与混料罐（1）的上部连通。2.根据权利要求1所述的一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，其特征在于：所述的螺杆泵（3）上设置有频率调节器（4）。3.根据权利要求1所述的一种大型压裂液携砂能力动态测试装置，其特征在于：所述的矩形模型（10）由模型边框（20）、固定玻璃（21）、固定压板（22）、固定玻璃密封垫（23）、直线导轨（24）、活动压板（25）、缝宽调节螺丝（26）、方形密封条（27）、活动玻璃（28）和活动压板固定螺丝（29）构成，模型边框（20）的一侧依次安装固定玻璃密封垫（23）、固定玻璃（21）和固定压板（22），并通过螺栓把固定压板（22）与模型边框（20）固定，模型边框（20）另一侧的上下边框通过直线导...

【专利技术属性】
技术研发人员：余维初，肖想松，
申请(专利权)人：荆州市现代石油科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42