一种压裂球密封性能测试装置及作业压力动态调控方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压裂球密封性能测试装置及作业压力动态调控方法，包括：承压筒温压组件、承压筒密封组件、流体循环组件、数据记录系统，可模拟压裂球密封结构和高温高压作业流体循环流动，可实现压裂球溶解性能、密封性能和承压性能测试，可测得不同温度、围压、作业压力条件下浸泡时间、承压时间、压裂液溶解时间和清水溶解时间实验周期内，压裂球直径、泄漏量大小，通过计算不同实验周期内压裂球直径变化率和泄漏速度，分析绘制压裂球临界密封压力随作业时间的动态衰减曲线，建立压裂球密封压力衰减值与作业时间的数值关系，制订压力动态调控作业制度，确保压裂球在整个服役周期内安全高效，充分发挥压裂作业功效。充分发挥压裂作业功效。充分发挥压裂作业功效。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂球密封性能测试装置及作业压力动态调控方法


[0001]本专利技术涉及矿业开采
，特别涉及一种压裂球密封性能测试装置及作业压力动态调控方法。

技术介绍

[0002]随着特殊油气藏安全高效勘探开发的生产需求，大规模分段压裂技术迅速发展，所用井下工具亦由可钻、易钻向可降解方向发展，其中压裂球是各类分段压裂工具的关键，已形成由高强度可降解复合金属材料生产的可降解压裂球、球座、桥塞等多种井下工具，此类可降解材料密度小、重量轻，具有良好的机械性能和耐高温性能，在盐水环境中可自行降解，解决了常规井下工具难打捞、难钻铣的弊端，但其可降解的特性，导致密封性能与施工时间成为这类井下工具作业功效发挥的关键矛盾，急需一种科学合理的压裂球密封性能测试方法，通过实验模拟测试井下工况环境中压裂球密封压力随时间的变化规律，分析压裂球临界密封压力大小，判断压裂球在井下工况中的适用性，从而为压裂球材质优选和密封结构优化提供实验方法和依据，确保压裂球在整个服役周期内安全高效，降低特殊油气藏压裂作业HSE风险，充分发挥压裂作业功效。
[0003]根据压裂施工需求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压裂球密封性能测试装置，其特征在于，包括：承压筒温压组件、承压筒密封组件、流体循环组件、数据记录系统；所述承压筒温压组件，实现压裂球密封结构及作业工况的模拟；所述承压筒密封组件，实现承压筒温压组件密封状态和承压测试；所述流体循环组件，实现承压筒温压组件与外部之间高温高压流体的循环流动；所述数据记录系统，实现整个测试装置的温压参数、尺寸参数的实时检测和记录。2.根据权利要求1所述的一种压裂球密封性能测试装置，其特征在于：所述的承压筒温压组件包括承压筒(1)、压裂球(8)、球座密封面(9)；承压筒(1)外部依次设置有液压筒(4)、加热套(5)，通过液压筒(4)对承压筒(1)施加围压，通过加热套(5)可对承压筒(1)进行升温，实现承压筒(1)中压裂球作业工况的模拟，测试作业工况和参数下压裂球及密封结构的密封压力大小；承压筒(1)内设有球座密封面(9)，压裂球(8)为可溶解特性的压裂球，压裂球(8)位于球座密封面(9)上，实现压裂球密封结构的模拟；承压筒(1)上还设有蓝宝石视窗(29)。3.根据权利要求1所述的一种压裂球密封性能测试装置，其特征在于：所述的承压筒密封组件，包括上堵头(2)、下堵头(3)；所述的上堵头(2)一端与承压筒(1)的上部通过气密封螺纹连接，另一端设置有上部密封压环(10)，通过上堵头直通接头(6)连接增压阀(12)；通过增压阀(12)向承压筒(1)中通过气液相流体，并对该密闭体系进行增压；所述的下堵头(3)一端与承压筒(1)的下部通过气密封螺纹连接，另一端设置有下部密封压环(11)，通过下堵头直通接头(7)连接泄压阀(15)；通过泄压阀(15)排出承压筒中的气液相流体。4.根据权利要求1所述的一种压裂球密封性能测试装置，其特征在于：所述的流体循环组件，包括储液罐(18)、蠕动泵(14)、增压泵(24)；储液罐(18)的入口设置入口三通(21)，入口三通(21)分别连接流体泄压单向阀(17)、注液阀(19)；所述的流体泄压单向阀(17)连接泄压阀(15)；流体泄压单向阀(17)实现泄漏流体向储液罐(18)的单向流动，注液阀(19)实现向储液罐(18)内部注入和更换作业流体；储液罐(18)出口设置出口三通(22)，出口三通(22)分别连接排液阀(20)和蠕动阀(31)；蠕动阀(31)与蠕动泵(14)连接；蠕动泵(14)连接流体增压单向阀(13)；通过蠕动泵(14)实现流体通过流体增压单向阀(13)向增压三通(23)的单向循环流动；模拟实现作业过程中承压筒(1)在不同温度、围压条件下，内部高压流体的循环流动；增压泵(24)连接增压三通(23)；所述的增压三通(23)还分别连接流体增压单向阀(13)和高压管线(25)上的增压阀(12)；增压泵(24)通过高压管线(25)中的流体对承压筒(1)进行增压。5.根据权利要求1所述的一种压裂球密封性能测试装置，其特征在于：所述的数据记录系统，包括承压腔温压传感器(26)、泄漏腔温压传感器(27)、涡旋流量计(16)、尺寸探测仪(30)、数据记录仪(28)；承压腔温压传感器(26)设置在上堵头(2)内部空腔，实时检测施加在压裂球(8)上部的
流体温度和压力大小；泄漏腔温压传感器(27)设置在下堵头(3)内部，实时检测经压裂球(8)泄漏流体压力和温度大小；涡旋流量计(16)设置在泄压阀(15)和流体泄压单向阀(17)之间，实时检测整个作业周期内泄漏流体的流量；尺寸探测仪(30)设置在蓝宝石视窗(29)处，实时检测压裂球(8)的直径大小；所述的数据记录仪(28)分别连接承压腔温压传感器(26)、泄漏腔温压传感器(27)、涡旋流量计(16)和尺寸探测仪(30)，实时监测和记录温压参数、流体泄漏量、压裂球尺寸数据曲线。6.根据权利要求1到5任一项所述的一种压裂球密封性能测试装置的作业压力动态调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据压裂段工况参数和压裂作业参数，明确目标井段地层温度T、围压P
p
、压裂液密度ρ、作业井深H、作业压力P0、压裂球原始直径R，确定作业过程中压裂球浸泡时间t1，承压时间t2，压裂液溶解时间t3，清水溶解时间t4；S2：将压裂球(8)放入承压筒(1)中，保持与球座密封面(9)之间的密封；S3：通过注液阀(19)将作业用压裂液注入储液罐(18)，打开蠕动阀(31)，开启蠕动泵(14)将压裂液泵入承压筒(1)中，通过液压筒(4)对承压筒(1)施加围压P

【专利技术属性】
技术研发人员：侯铎，张智，肖中玲，赵苑瑾，王嘉伟，丁剑，钟显康，任建，施太和，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：