支撑剂长期导流能力测试装置论文和设计-许冬进

全文摘要

本实用新型公开了一种支撑剂长期导流能力测试装置，其包括罩设在液压装置外部的温控保温箱、上下叠加组合设置在同一液压装置的液压平台上的至少两个导流室，以及设置在导流室一侧、用于采集导流室活塞位移变化的光电位移传感器。通过将温控保温箱罩设在液压装置外部，从而为实验装置提供稳定的实验环境，保证实验的准确性；同时将多个导流室上下叠加组合设置在同一台液压装置的液压平台上，通过一台液压装置同时对两个导流室进行加压实验，不仅实现了成本节约，还提高了实验效率，且采用光电位移传感器，其相较现有横杆式位移传感器精度更高，减少了支撑剂厚度变化的测量误差。

主设计要求

1.一种支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，包括温控保温箱；设置在所述温控保温箱内的液压装置；上下叠加组合设置在液压装置的液压平台上的至少两个导流室，所有导流室均通过连接管道与一套加液系统、一套加气系统连接，所述加液系统和加气系统上分别设有液体计量器和气体计量器；且每一个所述导流室的导流腔中，沿进料口向出料口方向的本体长度方向上均匀分布设有多个差压计连接通口，所述差压计连接通口分别通过连接管道与一差压计的多个压力采集端口一一对应连接；通过连接管道同时与所有导流室的导流腔连通的抽真空泵；嵌设在所述导流室中、用于使导流室中的导流腔内温度维持在设定温度下的加热棒；以及设置在导流室一侧、用于采集导流室活塞位移变化的光电位移传感器。

设计方案

1.一种支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，包括

温控保温箱；

设置在所述温控保温箱内的液压装置；

上下叠加组合设置在液压装置的液压平台上的至少两个导流室，所有导流室均通过连接管道与一套加液系统、一套加气系统连接，所述加液系统和加气系统上分别设有液体计量器和气体计量器；且每一个所述导流室的导流腔中，沿进料口向出料口方向的本体长度方向上均匀分布设有多个差压计连接通口，所述差压计连接通口分别通过连接管道与一差压计的多个压力采集端口一一对应连接；

通过连接管道同时与所有导流室的导流腔连通的抽真空泵；

嵌设在所述导流室中、用于使导流室中的导流腔内温度维持在设定温度下的加热棒；以及

设置在导流室一侧、用于采集导流室活塞位移变化的光电位移传感器。

2.根据权利要求1所述支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，所述导流室上每一个液体出口都设置有支撑剂防流滤网。

3.根据权利要求1所述支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，所述加液系统包括通过连接管道分别与每一个导流室的进料口连通设置的储液罐，以及通过连接管道与每一个导流室的出料口连通设置的液体收集计量器，其中，所述储液罐与导流室之间的连接管道上设有平流泵。

4.根据权利要求3所述支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，所述平流泵和导流室之间的连接管道上设有补液中间活塞容器，所述补液中间活塞容器的上下两端分别设有上两位三通电磁阀和下两位三通电磁阀，所述上两位三通电磁阀的进液接口通过管路与储液罐连接，所述上两位三通电磁阀的出液接口通过管路用于与导流室连接。

5.根据权利要求3所述支撑剂长期导流能力测试装置，其特征在于，所述加气系统包括通过连接管道分别与每一个导流室的进料口连通设置的储气罐，以及通过连接管道与每一个导流室的出料口连通设置的排气口，其中，所述储液罐与导流室之间的连接管道上设有气体计量器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种导流实验装置，具体涉及一种支撑剂长期导流能力测试装置。

背景技术

水力压裂作为现阶段最有效的非常规油气田增产措施，目的是在地层中形成高导流能力的填砂裂缝。根据储层特点匹配人工裂缝导流能力优选支撑剂是实现降本增效的关键，通过模拟地层条件，使用不同类型、不同粒径支撑剂进行长期导流能力实验，所得实验数据对现场压裂施工参数以借鉴作用。

通常室内实验主要模拟地层中岩石闭合压力、地层温度以及流体流动状态测试不同类型支撑剂的导流能力。根据《页岩支撑剂充填层长期导流能力测定推荐方法(NBT_14023-2017)》，液测导流能力时，每个闭合压力下需要稳定50±2h，测试一组实验耗时长、效率低，迫切需要提高实验效率。

现阶段所使用的长期导流能力测试装置，一般为单导流室，每次只能进行一组实验，实验效率低；实验依靠液压机加载模拟地层闭合压力，一套设备仅为单导流室时，设备成本投入提高，利用率低；常规设备无法进行酸碱性流体实验；实验室环境温度对导流室、流体温度影响较大，常规设备导流室直接暴露在空气中，实验温度受环境温度影响大，影响实验准确性；常规接触式位移传感器在长期实验过程中会造成接触杆变形，导致支撑剂厚度监测数据不准确；实验中出现支撑剂或是杂质堵塞管线的情况，压力突然升高对高精度的压力计、差压计以及平流泵会造成极大损害，此时需要马上停止实验，但常规设备无法实现此功能；因此，设计一种效率高、成本低、安全性能好的新型实验测试装置极具必要性。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种支撑剂长期导流能力测试装置，解决现有支撑剂长期导流能力测试装置效率低、成本高、安全性能较差且实验精度存在误差的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种支撑剂长期导流能力测试装置，其包括

温控保温箱；

设置在所述温控保温箱内的液压装置；

通过连接管道同时与所有导流室的导流腔连通的抽真空泵；

嵌设在所述导流室中、用于使导流室中的导流腔内温度维持在设定温度下的加热棒；以及

设置在导流室一侧、用于采集导流室活塞位移变化的光电位移传感器。

优选的，所述导流室上每一个液体出口都设置有支撑剂防流滤网。

优选的，所述加液系统包括通过连接管道分别与每一个导流室的进料口连通设置的储液罐，以及通过连接管道与每一个导流室的出料口连通设置的液体收集计量器，其中，所述储液罐与导流室之间的连接管道上设有平流泵。

优选的，所述平流泵和导流室之间的连接管道上设有补液中间活塞容器，所述补液中间活塞容器的上下两端分别设有上两位三通电磁阀和下两位三通电磁阀，所述上两位三通电磁阀的进液接口通过管路与储液罐连接，所述上两位三通电磁阀的出液接口通过管路用于与导流室连接。

优选的，所述加气系统包括通过连接管道分别与每一个导流室的进料口连通设置的储气罐，以及通过连接管道与每一个导流室的出料口连通设置的排气口，其中，所述储液罐与导流室之间的连接管道上设有气体计量器。

本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置，其通过将温控保温箱罩在液压装置外部，从而为实验装置提供稳定的实验环境，保证实验的准确性；同时将多个导流室上下叠加组合设置在同一台液压装置的液压平台上，通过一台液压装置同时对两个导流室进行加压实验，不仅实现了成本节约，还提高了实验效率，且采用光电位移传感器，其相较现有横杆式位移传感器精度更高，减少了支撑剂厚度变化的测量误差。本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置，结构简单，操作方便，能够同时适用长期导流能力测试实验和短期导流能力测试实验，适于推广使用。

附图说明

图1是本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置的实验原理示意图；

图3是本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置的控制原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的实施例提供一种支撑剂长期导流能力测试装置，其包括

温控保温箱1；

设置在所述温控保温箱1内的液压装置2；

上下叠加组合设置在液压装置2的液压平台上的至少两个导流室4，所有导流室4均通过连接管道与一套加液系统10、一套加气系统11连接，所述加液系统10和加气系统11上分别设有液体收集计量器105和气体计量器112；且每一个所述导流室4的导流腔中，沿进料口向出料口方向的本体长度方向上均匀分布设有多个差压计12连接通口，所述差压计12连接通口分别通过连接管道与一差压计12的多个压力采集端口一一对应连接；

通过连接管道同时与所有导流室4的导流腔连通的抽真空泵5；

嵌设在所述导流室4中、用于使导流室4中的导流腔内温度维持在设定温度下的加热棒6；以及

设置在导流室4一侧、用于采集导流室4活塞位移变化的光电位移传感器7。

通过将温控保温箱1罩在液压装置2外部，从而为实验装置提供稳定的实验环境，保证实验的准确性；同时将多个导流室4上下叠加组合设置在同一台液压装置2的液压平台上，通过一台液压装置2同时对两个导流室4进行加压实验，不仅实现了成本节约，还提高了实验效率，且采用光电位移传感器7，其相较现有横杆式位移传感器精度更高，减少了支撑剂厚度变化的测量误差。本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置，结构简单，操作方便，能够同时适用长期导流能力测试实验和短期导流能力测试实验，适于推广使用。

实施例1：

为了解决现有支撑剂长期导流能力测试装置效率低、成本高、安全性能较差且实验精度存在误差的技术问题。本实用新型的实施例1提供一种支撑剂长期导流能力测试装置，其包括温控保温箱1、液压装置2、补偿泵3、导流室4、抽真空泵5、加热棒6、光电位移传感器7、控制终端8、中控模块9。

所述温控保温箱1罩在液压装置2外部，为实验装置提供稳定的实验环境，保证实验的准确性。

如图1和图2所示，两个导流室4上下叠加组合设置在同一台液压装置2的液压平台上，通过一台液压装置2同时对两个导流室4进行加压，从而节约了实验成本，且所述液压装置2还包括一补偿泵3，所述补偿泵3用于对液压装置2进行小范围上的精准控压。

所有导流室4均通过连接管道与一套加液系统10(图中未标示)、一套加气系统11(图中未标示)连接，具体的，如图2所示，所述加液系统10包括储液罐101、平流泵102、补液中间活塞容器103、预热室104以及液体收集计量器105，所述储液罐101通过连接管道分别与每一个导流室4的进料口连通设置，所述平流泵102设置在储液罐101与导流室4之间的连接管道上，所述补液中间活塞容器103设置在平流泵102和导流室4之间的连接管道上，所述预热室104设置在补液中间活塞容器103和导流室4之间的连接管道上，用于对即将进入导流腔中的实验液体进行加热；所述液体收集计量器105通过连接管道与每一个导流室4的出料口连通设置，用于计量实验液体在单位时间内通过导流腔内支撑剂的流量。所述导流室4的每一条进液管道和出液管道上分别设有进液阀和出液阀，所述导流室4的每一条进气管道和出气管道上分别设有进气阀和出气阀。

所述补液中间活塞容器103的上下两端分别设有上两位三通电磁阀和下两位三通电磁阀，所述上两位三通电磁阀的进液接口通过管路与储液罐101连接，所述上两位三通电磁阀的出液接口通过管路用于与导流室4连接。所述补液中间活塞容器103的具体结构优选参考申请号为“201821904023.5”的实用新型专利申请文件。

如图2所示，所述加气系统11包括储气罐111、气体计量器112、排气口113，所述储气罐111通过连接管道分别与每一个导流室4的进料口连通设置，所述气体计量器112设置在所述储液罐101与导流室4之间的连接管道上，用于计量实验气体在单位时间内通过导流腔内支撑剂的流量；所述排气口113通过连接管道与每一个导流室4的出料口连通设置，用于将流出导流腔的气体排出。

每一个所述导流室4的导流腔中，沿进料口向出料口方向的本体长度方向上均匀分布设有三个差压计12连接通口，所述差压计12连接通口分别通过连接管道与一差压计12的三个压力采集端口一一对应连接，用于采集导流腔不同位置的压力差。

为保证导流腔内的温度精确保持在设定温度，如图1和图2所示，每一个所述导流室4中设有加热棒6和温度传感器13，所述加热棒6嵌设在导流腔的内壁中，对导流腔进行加热，所述温度传感器13通过中控模块9与所述加热棒6电性连接，控制加热棒6的工作时间，使导流室4中的导流腔内温度维持在设定温度下。

如图1所示，所述导流室4一侧设有光电位移传感器7，所述光电位移传感器7通过向设置在其上方的导流室活塞杆41发射红外线，并接收导流室活塞杆41反射回的红外线从而识别导流室活塞杆41导流室的位移变化，即导流室4活塞的位移变化，所述导流室4活塞的位移变化即为导流腔中支撑剂的厚度变化，本实用新型所述光电位移传感器7相较现有横杆式位移传感器精度更高，减少了支撑剂厚度变化的测量误差。

同时，为避免支撑剂或是杂质堵塞管线使压力突然升高造成对高精度的压力计15、差压计12以及平流泵102会造成极大损害的问题，本实用新型通过在所述导流室4上每一个液体出口都设置有支撑剂防流滤网，防止支撑剂或是杂质堵塞管线。

所述抽真空泵5通过连接管道同时与所有导流室4的导流腔连通，在进行实验之前，对导流腔进行抽真空处理，使导流腔中呈完全真空状态，避免导流腔内原有空气或杂质对实验结果造成影响。

本实用新型所述导流室4及其配套补液中间活塞容器103、温度传感器13、压力传感器14、连接管道和控制阀门均为哈氏合金制成，利用哈氏合金的耐酸性，从而使本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置能够适应酸碱性流体实验。

所述支撑剂长期导流能力测试装置还包括一控制终端8，如图3所示，所述控制终端8包括一参数设置模块81，所述参数设置模块81通过一中控模块9与温控保温箱1、液压装置2以及加热棒6电性连接，从而精准智能控制温度和加载压力等实验参数；所述控制终端8还包括一数据采集模块82，所述数据采集模块82通过中控模块9与差压计12、液体收集计量器105、气体计量器112以及光电位移传感器7通信连接；用于在实验过程中自动采集差压计12、光电位移传感器7以及液体收集计量器105和气体计量器112的各项数据，根据差压计12、光电位移传感器7以及液体收集计量器105和气体计量器112的数据计算支撑剂的导流能力。

同时，所述导流室4的进料口和出料口均设有压力传感器14，所述压力传感器14通过中控模块9与所述加液系统10中的平流泵102电性连接，当压力传感器14所测得的流体压力超过保护压力时，发送过压保护信号给中控模块9，由中控模块9控制平流泵102中断液体注入并开始报警；所述导流室4的出料管道上设有压力计15和回压阀16，所述压力计15和回压阀16通过中控模块9与参数设置模块81通信连接连接，为导流室4中实验介质的流出提供一设定压力，保证实验介质稳定流出；所述补偿泵3通过中控模块9与参数设置模块81通信连接，用于在中控模块9检测到液压装置2相对设定压力值相差较小范围时，控制补偿泵3工作，提供差值压力；所述导流室4的进液阀和出液阀、进气阀和出气阀亦均与中控模块9电性连接，由中控模块9控制其智能开关。

基于上述支撑剂长期导流能力测试装置，本实用新型还提供一种支撑剂长期导流能力测试装置的使用方法，所述支撑剂长期导流能力测试装置的使用方法如下：

将导流室4上下叠加放置在液压装置2的液压平台上，并上下夹持，使导流室4内的活塞下压至导流腔的底部，对光电位移传感器7进行归零校准，标记好活塞的归零高度，然后对导流腔进行抽真空，使导流腔中呈完全真空状态，再向导流腔中加入待检测的支撑剂，完成前期准备工作；

设置温控保温箱1内的温度，通过加热棒6对不同导流腔设置不同的实验温度，当导流腔内温度达到设定温度时，启动液压装置2对导流室4进行加压，并分别向两个导流腔内注入实验液体或实验气体，实时记录差压计12、光电位移传感器7以及液体收集计量器105和气体计量器112的数据，根据差压计12、光电位移传感器7以及液体收集计量器105和气体计量器112的数据计算支撑剂的导流能力。

为进一步保证实验精度，具体实验时，两个导流室4可以按照单位时间交替的向两个导流室4内注入液体，液体流经预热室104后，通过中空模块控制每次开启一个导流室4的进液管道和出液管道上的进液阀与出液阀，同一时间仅对一个导流室4注入实验液体，观察并记录相关数据，经过单位时间后，关闭该导流室4的进液阀与出液阀，并开启另一导流室4的进液阀与出液阀，向另一导流室4内注入实验液体，观察并记录相关数据，两个导流室4交替进行，如此不仅可以保证实验精度、节省时间提高效率，还可以减少液体使用量，减少重复的实验数据，数据处理简单。气测实验与液测相似，还可以同时对两个导流腔进行不同实验介质的实验，例如一个导流室4内进行实验液体的实验，另一个导流室4内进行实验气体的实验，则可以同时向两个导流室4内分别注入实验液体和实验气体，从而完成两种不同实验介质的实验，亦进一步可以节省实验时间、提高实验效率。

本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置，其通过将温控保温箱1罩在液压装置2外部，从而为实验装置提供稳定的实验环境，保证实验的准确性；同时将多个导流室4上下叠加组合设置在同一台液压装置2的液压平台上，通过一台液压装置2同时对两个导流室4进行加压实验，不仅实现了成本节约，还提高了实验效率，且采用光电位移传感器7，其相较现有横杆式位移传感器精度更高，减少了支撑剂厚度变化的测量误差。本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置，结构简单，操作方便，能够同时适用长期导流能力测试实验和短期导流能力测试实验，适于推广使用。

本实用新型所述支撑剂长期导流能力测试装置的适用范围不仅仅局限于支撑剂的气测、液测导流能力实验，还有如下用途：

支撑剂嵌入对导流能力影响测试，在一定铺砂浓度和闭合压力下，利用钢板进行测试，记录支撑剂厚度；换用岩板，在相同铺砂浓度加载至闭合压力下，记录支撑剂厚度，厚度的差值即为支撑剂嵌入深度，可以研究支撑剂嵌入对导流能力的影响。

酸性压裂液对导流能力影响测试，酸会溶解支撑剂颗粒，使支撑剂承压能力降低，支撑剂厚度降低，对导流能力影响较大，该套实验设备导流室4及配套设备为耐酸的哈氏合金材质，可研究酸性压裂液对裂缝宽度、导流能力的影响。

酸压岩板刻蚀实验，导流室4内装入岩板后，将加热到一定温度的酸液注入，实验结束后清洗岩板，观察岩板表面刻蚀形态，刻蚀形态对导流能力影响较大，实验中改变酸类型、排量等因素，研究酸刻蚀对导流能力的影响。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

设计图

支撑剂长期导流能力测试装置论文和设计

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