一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法，该测试装置包括气源；能与气源连通的相态改变系统，相态改变系统用于接收气源供给的二氧化碳并改变二氧化碳的体系温度和压力；能与相态改变系统连通的旋转流变仪，旋转流变仪能测试二氧化碳的流变性能并能实时观察体系相态；用于记录旋转流变仪采集到的试验数据的数据处理系统，该测试装置可以评价二氧化碳的流变性能，同时，该装置结构简单，操作便利，测量数据精准度高，为进一步研究流变规律以及二氧化碳压裂设计和施工提供理论依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法


[0001]本专利技术涉及非常规油气增产改造
，具体涉及一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法。

技术介绍

[0002]页岩油是一种新型非常规资源，储量规模及接替潜力巨大。页岩油储层普遍较为致密，渗流能力差，难以通过注采井网方式实现能量补充，多数页岩油通过衰竭方式开采，但衰竭开采方式能量下降快，采收率低，因此必须通过能量补充和增加驱替效率才能增加采收率。CO2蓄能压裂能在压裂和生产两方面起到提高采收率作用。CO2压裂液粘度低，压裂时容易进入微裂缝，有助于形成复杂缝；CO2无水相、无残渣、超低界面张力对地层无伤害，其蓄能作用有助于压后返排、生产，CO2无与原油作用，可起到混相效果，降低界面张力、渗流阻力，提高采收率，对水敏、致密储层适应性较好。
[0003]液态二氧化碳压裂液的流变性直接影响其携砂性和滤失性，因此对其流变性的测量工作尤为重要。当前室内试验条件下测量普通液体流变性的设备和方法已经相对比较完备，但由于气相二氧化碳液化需要降低体系温度或提高体系压力，而常规测试设备无法长时间维持低温高压条件，因此无法进行液态二氧化碳流变性测试的工作。
[0004]由此，需要专利技术一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法以更好的适用于二氧化碳的流变性的测量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本专利技术提出了一种用于二氧化碳流变性的测试装置和方法。该测试装置可以评价二氧化碳的流变性能。同时，该装置结构简单，操作便利，测量数据精准度高，为进一步研究流变规律以及二氧化碳压裂设计和施工提供理论依据。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于二氧化碳流变性的测试装置，包括：
[0007]气源，
[0008]能与气源连通的相态改变系统，相态改变系统用于接收气源供给的二氧化碳并改变二氧化碳的体系温度和压力，
[0009]能与相态改变系统连通的旋转流变仪，旋转流变仪能测试二氧化碳的流变性能并能实时观察体系相态，
[0010]用于记录旋转流变仪采集到的试验数据的数据处理系统。
[0011]在一个实施例中，旋转流变仪包括测量杯，测量杯的壁上设置有可视窗。
[0012]在一个实施例中，测量杯的内腔中设置转子，转子由磁力驱动。
[0013]在一个实施例中，相态改变系统包括中间容器，中间容器的内腔中设置活塞以将中间容器的内腔分为上空间和下空间，上空间与增压泵连通，下空间与气源和旋转流变仪均连通。
[0014]在一个实施例中，在中间容器的外壁上缠绕式设置循环导管，循环导管与制冷机连通，并在循环导管的外侧设置有保温层。
[0015]在一个实施例中，制冷机还能与测量杯连接以为测量杯进行降温，并且，数据处理系统还包括工控机以控制制冷机以及增加泵。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述测试装置进行二氧化碳流变性的测试方法，包括：
[0017]步骤一，根据需要选择性地在测量杯中放入增粘剂，
[0018]步骤二，需要对中间容器、测量杯以及连接中间容器和测量杯的管线进行抽真空操作，其中，真空泵数值到-0.09MPa时认定为到达真空状态。
[0019]步骤三，对中间容器和测量杯进行预冷，
[0020]步骤四，向中间容器内注入二氧化碳，并对二氧化碳进行冷却和加压，使得二氧化碳气体液化，
[0021]步骤五，将中间容器中的二氧化碳注入到测量杯中，
[0022]步骤六，设定旋转流变仪的剪切速率，使得转子开始选择以对液态二氧化碳造成剪切，
[0023]步骤七，拾取试验数据。
[0024]在一个实施例中，在步骤五中，以恒定的速率促动中间容器的活塞以促动二氧化碳注入到测量杯中。
[0025]在一个实施例中，在步骤四中，以恒定的速率促动中间容器的活塞以促动二氧化碳注入到测量杯中。
[0026]在一个实施例中，随着时间变化使得测量杯内的二氧化碳的温度变化用于测试不同温度下的二氧化碳的流变性。
[0027]在一个实施例中，在步骤七中，试验刚开始时，流体的粘度有波动，待数值稳定后才进行读数。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的优点在于，该测试装置可以评价二氧化碳的流变性能。同时，该装置结构简单，操作便利，测量数据精准度高，为进一步研究流变规律以及二氧化碳压裂设计和施工提供理论依据。
附图说明
[0029]下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0030]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的测试装置；
[0031]图2是10MPa下液态二氧化碳粘度随温度变化图；
[0032]图3是0℃下液态二氧化碳粘度随压力变化图。
[0033]附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0035]图1显示了根据本专利技术的用于二氧化碳流变性的测试装置。如图1所示，该测试装置包括气源1、相态改变系统、旋转流变仪12和数据处理系统16。其中，气源1用于提供所需
要的气态二氧化碳。相态改变系统，其用于接收气源1供给的二氧化碳并改变该二氧化碳的体系温度和压力。旋转流变仪12，用于接收相态改变系统供给的液态二氧化碳，以测试该液态二氧化碳的流变性。同时，该旋转流变仪12还构造为能实时观察体系相态。数据处理系统16用于记录旋转流变仪12采集到的试验数据。
[0036]具体地，旋转流变仪12包括测量杯。该测量杯的壁上设置有可视窗，以用于观察内腔的情况。优选地，该测量杯的主体部分由不锈钢材料制成，其工作强度可达35MPa。可视窗镶嵌有蓝宝石。通过透明可视窗可以直接观察液态二氧化碳与预置添加剂的溶解情况。
[0037]在测量杯中设置有转子，该转子通过磁驱动。在使用过程中，通过磁场控制转子旋转速度，对测量杯中的液态二氧化碳造成剪切。需要说明的是，该转子也可以通过电机等穿过测量杯的杯盖等驱动方式进行驱动。相对电力驱动的方式，磁力驱动的方式中的转子可以完全被封闭在测量杯中，测量杯上也不需要开设连接口等，使得能更好的密闭该测量杯，以避免液态二氧化碳体系与外界的热交换，从而保证试验精度。另外，通过改变磁场的大小可以改变转子的旋转速度，从而方便地设定试验参数。
[0038]相态改变系统包括中间容器7。该中间容器7的内腔中设置活塞(图中未示出)以将中间容器7的内腔分为上空间和下空间。上空间与增压泵4连通，以对设置在下空间内的二氧化碳进行压缩，为二氧化碳液化提供压力。下空间与气源1连通，以用于接收气源1的二氧化碳。下空间也和旋转流变仪12的测量杯连通，以用于供给试验所需的液体二氧化碳。
[0039]在中间容器7的外壁上缠绕式设置循环导管9。循环导管9与制冷机3连通，以通过制冷机3向循环导管9中输送冷却液，对其中的二氧化碳进行降温。在循环导管9的外侧设置有保温层8，以用于避免过多的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳流变性的测试装置，其特征在于，包括：气源，能与所述气源连通的相态改变系统，所述相态改变系统用于接收所述气源供给的二氧化碳并改变二氧化碳的体系温度和压力，能与所述相态改变系统连通的旋转流变仪，所述旋转流变仪能测试二氧化碳的流变性能并能实时观察体系相态，用于记录所述旋转流变仪采集到的试验数据的数据处理系统。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述旋转流变仪包括测量杯，所述测量杯的壁上设置有可视窗。3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述测量杯的内腔中设置转子，所述转子由磁力驱动。4.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于，所述相态改变系统包括中间容器，所述中间容器的内腔中设置活塞以将所述中间容器的内腔分为上空间和所述下空间，所述上空间与所述增压泵连通，所述下空间与所述气源和所述旋转流变仪均连通。5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，在所述中间容器的外壁上缠绕式设置循环导管，所述循环导管与制冷机连通，并在所述循环导管的外侧设置有保温层。6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述制冷机还能与所述测量杯连接以为所述测量杯进行降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺甲元，王海波，李小龙，周彤，李凤霞，刘长印，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：