高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)及其評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)及其評價方法，其濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)安裝槳式攪拌器，將起泡液體與氣體充分均勻混合，同時帶動泡沫液體旋轉(zhuǎn)與巖心表面發(fā)生相對運動，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，氣體增壓裝置可保證濾失腔內(nèi)濾失壓力維持穩(wěn)定，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計量裝置和液體計量裝置。本發(fā)明是一種適用于高溫高壓泡沫液體的動濾失評價系統(tǒng)及評價方法，該系統(tǒng)設(shè)計科學(xué)合理，評價方法準(zhǔn)確，具有較高的創(chuàng)造性。
【專利說明】高溫高壓泡沬液體動濾失評價系統(tǒng)及其評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油與天然氣工程領(lǐng)域，涉及油氣田開采技術(shù)的室內(nèi)實驗評價，尤其是一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)及其評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的液體動濾失評價方法是利用驅(qū)替泵驅(qū)替液體進(jìn)入管路，以一定的剪切速率在管路中流動剪切，并流經(jīng)液腔中的巖心端面，然后測取液體的濾失量和時間。這種方法不適用于泡沫型液體動濾失評價的主要原因為:①泡沫液體需要以一定的氣液比混合，并經(jīng)過強(qiáng)攪拌才能形成，而常規(guī)動濾失評價方法使用驅(qū)替泵無法實現(xiàn)強(qiáng)攪拌在計量泡沫液體濾失量時需要考慮氣液分離計量，常規(guī)實驗方法未設(shè)置，導(dǎo)致氣液分離無法實現(xiàn)。
[0003]通過專利文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)相關(guān)的兩篇公開專利文獻(xiàn):
[0004]1、一種泡沫壓裂液動態(tài)濾失的測量裝置及其工作方法(CN102914494A)，方法步驟如下:⑴測定待測柱狀巖心的氣體滲透率并對其稱重；⑵測定柱狀巖心的孔隙率；(3)將柱狀巖心放入巖心夾持器套筒中，連接好管線，對柱狀巖心加圍壓至模擬地層壓力，關(guān)閉回壓閥；(4)打開恒溫箱，設(shè)定為模擬地層溫度，恒溫4h ; (5)向巖心夾持器套筒內(nèi)的進(jìn)液口注入標(biāo)準(zhǔn)鹽水，待標(biāo)準(zhǔn)鹽水通過柱狀巖心的流量恒定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)鹽水的注入壓力和注入流量，計算柱狀巖心的液體滲透率；(6)打開回壓閥，加回壓3.5MPa，分別打開所述盛放氮氣的中間容器和盛放壓裂液的中間容器下方的泵，控制氣液流量保持固定的泡沫質(zhì)量，所述泡沫質(zhì)量是指泡沫壓裂液的氣液比；(7)調(diào)節(jié)回壓閥，保持柱狀巖心壓差恒定，從第一滴濾液開始流出時記錄濾失時間，并且同時記錄液體收集瓶的質(zhì)量，即液體濾失量；和氣體收集瓶內(nèi)的體積變化，即氣體濾失量；(8)測柱狀巖心損害后的滲透率；(9)測定柱狀巖心損害后的氣體滲透率。該發(fā)明利用新型巖心夾持器套筒對柱狀巖心進(jìn)行實驗和測量，保持泡沫壓裂液在濾失實驗中的氣液完整性，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算泡沫壓裂液中液體濾失系數(shù)和氣體濾失系數(shù)。
[0005]2、一種適用煤層壓裂液動濾失的實驗評價方法(CN101899975A)，步驟是:(I)測取壓裂液損害前的煤巖氣測滲透率；(2)煤巖清水濾失實驗:將已測定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內(nèi)，在液腔內(nèi)裝入清水，圍壓為對應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開始流出時，開始記錄時間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計濾失量，測定時間為120min，即完成煤巖清水濾失實驗；(3)煤巖壓裂液濾失實驗:卸去液腔壓力，保持圍壓不變，將液腔內(nèi)的清水排出，并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內(nèi)，設(shè)定液腔壓力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開始流出時，開始記錄時間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計濾失量，測定時間為120min,停止攪拌，并停止計時，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，即完成煤巖壓裂液濾失實驗；
(4)煤巖壓裂液損害率的測定:在巖心夾持器出口端處接上管線，并連接上泵用清水反向驅(qū)替，將液腔頂蓋打開，觀測巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變清，全為清水時，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將液腔內(nèi)液體排出，最后用反向測取煤巖濾失后的氣體滲透率，即完成煤巖壓裂液損害率的測定。該發(fā)明模擬煤層增產(chǎn)改造過程中壓裂液濾失情況，實現(xiàn)科學(xué)有效地測定不含支撐劑的壓裂液在地層條件下的濾失特性。
[0006]本發(fā)明申請與上述兩篇專利在技術(shù)方案上有本質(zhì)的不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種適用高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)及其評價方法，以測定泡沫類型液體在高溫高壓下通過巖心端面時的濾失性。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器、回壓閥，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)嵌裝巖心，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)同軸安裝攪拌器，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計量裝置和液體計量裝置。
[0010]而且，在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
[0011]而且，所述攪拌器為槳式攪拌器。
[0012]一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價方法，具體步驟如下:
[0013](I)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ?br> [0014](2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力；
[0015](3)打開巖心尾部回壓閥，開始計時，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時,通過巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積；
[0016](4)記錄時間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計時，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓，并泄去泡沫液體；
[0017](5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計量裝置和液體計量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計算巖心泡沫液體損害率。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0019]1、本發(fā)明與常規(guī)的液體動濾失評價相比，不是直接利用驅(qū)替泵驅(qū)替液體流經(jīng)液腔中的巖心端面，而是獨特設(shè)計的濾失系統(tǒng)，該濾失系統(tǒng)由攪拌器與濾失腔構(gòu)成，根據(jù)濾失系統(tǒng)體積與液體體積的關(guān)系設(shè)定氣液比，在攪拌濾失腔中的起泡液體形成泡沫液體，給定濾失系統(tǒng)的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失系統(tǒng)內(nèi)維持一定濾失壓力。
[0020]2、本發(fā)明利用槳式攪拌器將泡沫液體濾失實驗中的起泡、混拌、流動過程一體化，由氣體增壓裝置提供濾失壓差，并將濾失氣體與液體分離計量，可獲得高溫高壓條件下的泡沫液體濾失規(guī)律。
[0021]3、本發(fā)明與常規(guī)的液體動濾失評價相比，考慮到泡沫液體的特殊性，在回壓閥后增加了氣液分離器和測量裝置，通過氣液分離器將氣體和液體分離，并分別計量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)無法有效測量高溫高壓泡沫液體動濾失的技術(shù)空白。
[0022]4、本發(fā)明是一種適用于高溫高壓泡沫液體的動濾失評價系統(tǒng)及評價方法，該系統(tǒng)設(shè)計科學(xué)合理，評價方法準(zhǔn)確，具有較高的創(chuàng)造性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本系統(tǒng)的連接框圖；
[0024]圖2為泡沫液體中濾失量與時間關(guān)系圖；
[0025]圖3為泡沫質(zhì)量與時間關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器6、回壓閥8及夾持器圍壓加壓裝置7，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)同軸嵌裝巖心5，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
[0028]本發(fā)明的創(chuàng)新點在于:
[0029]1、所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔4及槳式攪拌器12，在濾失腔內(nèi)同軸安裝槳式攪拌器，該槳式攪拌器由攪拌電機(jī)3控制，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置I和加溫裝置2連接。
[0030]根據(jù)濾失體系與液體體積關(guān)系設(shè)定泡沫液體氣液比，利用槳式攪拌器攪拌形成泡沫液體，混拌均勻，與巖心端面發(fā)生相對運動，且發(fā)生濾失作用。
[0031]2、在回壓閥的出口端連接氣液分離器9，該氣液分離器再分別連接氣體計量裝置10和液體計量裝置11。
[0032]泡沫液體濾失后利用氣液分離器將氣體與液體分別計量，更加準(zhǔn)確地測試泡沫液體的濾失情況。
[0033]本系統(tǒng)的工作原理是:首先通過氣體增壓裝置和加溫裝置給濾失腔加溫加壓，制造高溫高壓條件，在濾失腔中起泡液體經(jīng)過攪拌形成高溫高壓泡沫液體，濾失腔與巖心夾持器相連，當(dāng)高溫高壓泡沫液體在巖心中濾失時，通過回壓閥流入氣液分離器，再通過氣體計量裝置和液體計量裝置分別計量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積。
[0034]本發(fā)明采用的工裝均為本領(lǐng)域的常規(guī)裝置，因此沒有具體描述其結(jié)構(gòu)。
[0035]一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價方法，其具體步驟如下:
[0036](I)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ?br> [0037](2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌電機(jī)的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力；
[0038](3)打開巖心尾部回壓閥，開始計時，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時,通過巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積；
[0039](4)記錄時間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計時，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓，并泄去泡沫液體；
[0040](5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計量裝置和液體計量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計算巖心泡沫液體損害率。
[0041 ] 圖2所示為測試泡沫質(zhì)量(泡沫液體中氣體體積與總體積之比)為60 %的泡沫液體濾失情況。
[0042]如圖3所示，計算泡沫質(zhì)量可獲得泡沫質(zhì)量與時間關(guān)系，可看出在濾失測試過程中泡沫質(zhì)量較穩(wěn)定維持在60%左右變化幅度不大，說明濾失系統(tǒng)中用槳式攪拌器獲得的泡沫液體混合均勻，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)，包括濾失系統(tǒng)、巖心夾持器、回壓閥，濾失系統(tǒng)與巖心夾持器連接，在巖心夾持器內(nèi)嵌裝巖心，在巖心夾持器的出口端連接回壓閥，其特征在于:所述的濾失系統(tǒng)包括濾失腔及攪拌器，在濾失腔內(nèi)同軸安裝攪拌器，所述濾失腔分別與氣體增壓裝置和加溫裝置連接，在回壓閥的出口端連接氣液分離器，氣液分離器再分別連接氣體計量裝置和液體計量裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)，其特征在于:在巖心夾持器上還連接有夾持器圍壓加壓裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓泡沫液體動濾失評價系統(tǒng)，其特征在于:所述攪拌器為槳式攪拌器。
4.一種采用如權(quán)利要求1所述的評價系統(tǒng)進(jìn)行動濾失評價的方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)根據(jù)泡沫液體在地層中的濾失位置選擇巖心，測試濾失前巖心的滲透率或?qū)Я髂芰Γ? (2)將巖心裝入巖心夾持器設(shè)定圍壓，并給定回壓，根據(jù)濾失腔的體積及泡沫液體的氣液比，在濾失腔中注入起泡液體，給定濾失腔的溫度與壓力，設(shè)定攪拌器的攪拌速率，并打開氣體增壓裝置，保持濾失腔內(nèi)維持一定濾失壓力； (3)打開巖心尾部回壓閥，開始計時，當(dāng)泡沫液體在巖心中濾失時，通過巖心尾部的回壓閥，流入氣液分離器，分別計量濾失泡沫液體中的氣體體積與液體體積； (4)記錄時間、累積濾失的氣體體積與液體體積，停止計時，卸去回壓、濾失腔壓力和圍壓,并泄去泡沫液體； (5)在巖心夾持器出口端卸掉回壓閥、氣液分離器、氣體計量裝置和液體計量裝置，連接上泵用清水反向驅(qū)替，將濾失腔進(jìn)液端打開，直至流出液全為清水時，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將濾失腔內(nèi)清水排出，最后用反向測取巖心濾失后的氣體滲透率，用于計算巖心泡沫液體損害率。
【文檔編號】G01N13/04GK103969160SQ201410163538
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】伊向藝, 李沁, 劉偉, 曹海濤, 孫駿, 單奕, 趙辛 申請人:伊向藝, 李沁, 劉偉