一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，包括樣品杯、與所述樣品杯相連的模擬環(huán)境壓力管路、起泡管路；在所述的樣品杯內(nèi)還設(shè)置有測溫儀；與所述樣品杯的上部設(shè)置有回壓閥，在所述樣品杯的底部設(shè)置有第一閥門；在所述樣品杯的周圍設(shè)置有由溫度控制器控溫的加熱套。本發(fā)明所述回壓閥的作用是控制初始流入樣品杯中的泡沫壓力值達(dá)到測試壓力；所述調(diào)壓器連接第一氮氣瓶，所述調(diào)壓器的作用是控制第一氮氣瓶通入樣品杯中的氣體的壓力到達(dá)測試壓力；所述樣品杯上部插入探針溫度表，樣品杯裝入加熱套中，加熱套連接有溫度控制器。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確測試高溫高壓狀態(tài)下泡沫壓裂液的靜態(tài)濾失量。
【專利說明】-種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀及其應(yīng)用，屬于石油天然氣用泡沫壓裂 液參數(shù)測試的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫壓裂液是一種W氣體為分散相、液體為分散介質(zhì)的均勻分散體系，泡沫壓裂 液的該種特殊結(jié)構(gòu)使它相對于常規(guī)水基壓裂液具有粘彈性強、攜砂能力強、濾失量低、對儲 層傷害小、返排能力強等優(yōu)勢。目前國內(nèi)對泡沫壓裂液的現(xiàn)場應(yīng)用及室內(nèi)研究都處于起步 階段。泡沫壓裂液的評價體系尚不完善，部分傳統(tǒng)的水基壓裂液性能評價方法不再對該種 泡沫流體適用，尤其在采用傳統(tǒng)設(shè)備和方法對泡沫壓裂液進行靜態(tài)濾失測定時，由于泡沫 壓縮性及熱膨脹性都較強，測試過程中不能保證壓裂液的泡沫質(zhì)量，即泡沫中的氣體占總 體積的比例，維持穩(wěn)定，無法得到正確的實驗數(shù)據(jù)。
[0003] 例如；中國專利CN203452768U公開的一種高溫高壓靜濾失儀，該靜態(tài)濾失儀需要 在常溫常壓下預(yù)先將樣品倒入漿杯，采用加熱套將漿杯溫度升到設(shè)定溫度后，采用氣體調(diào) 壓閥調(diào)節(jié)杯漿的上下兩端氣體壓力分別為6(K)psi和l(K)psi，從而使杯漿中的樣品上下兩 端形成5(K)psi的壓力差，在壓力差的作用下樣品通過濾紙濾出，使用計量裝置測定樣品的 濾失量。該種濾失設(shè)備和測量方法對常規(guī)的不可壓縮和熱膨脹性較小的水基壓裂液樣品 是可行的，但如果樣品換成泡沫壓裂液，當(dāng)泡沫質(zhì)量為60%時，常溫常壓（溫度25°C、壓力 1.013Pa)下將泡沫加入杯漿，測試過程中兩端壓力差升高到500Psi，溫度由常溫升高到的 80°C后，根據(jù)氣體狀態(tài)方程，杯漿中高壓高溫狀態(tài)下泡沫中的氣體相對于常溫常壓下將會 被壓縮28. 7倍，導(dǎo)致泡沫質(zhì)量嚴(yán)重下降，所測得濾失數(shù)據(jù)無法表征泡沫質(zhì)量為60%的泡沫 壓裂液所具有真實靜濾失特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀。本發(fā)明能夠?qū)?現(xiàn)準(zhǔn)確測試高溫高壓狀態(tài)下泡沫壓裂液的靜態(tài)濾失量，該高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀具有操 作簡單、可靠性強、經(jīng)濟等特點。
[0005] 本發(fā)明還提供一種上述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案在于：
[0007] 一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，包括樣品杯、與所述樣品杯相連的模擬環(huán)境壓力 管路、起泡管路；在所述的樣品杯內(nèi)還設(shè)置有測溫儀；與所述樣品杯的上部設(shè)置有回壓閥， 在所述樣品杯的底部設(shè)置有第一閥口；在所述樣品杯的周圍設(shè)置有由溫度控制器控溫的加 熱套。在本發(fā)明中，所述回壓閥的作用是控制初始流入樣品杯中的泡沫壓力值達(dá)到測試壓 力；樣品杯上部連接調(diào)壓器，所述調(diào)壓器連接第一氮氣瓶，所述調(diào)壓器的作用是控制第一氮 氣瓶通入樣品杯中的氣體的壓力到達(dá)測試壓力；所述樣品杯上部插入探針溫度表，樣品杯 裝入加熱套中，加熱套連接有溫度控制器，通過溫度控制器調(diào)節(jié)加熱套的加熱溫度，通過探 針溫度表顯示樣品杯內(nèi)部溫度；所述樣品杯下部罐底可打開、采用螺紋密封結(jié)構(gòu)與罐壁連 接，樣品杯下部還連接有第一閥口。
[000引根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述模擬環(huán)境壓力管路包括與所述樣品杯相連的第一氮氣 瓶、調(diào)壓器和第二閥口。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述起泡管路包括順次連接的第二氮氣瓶、氣體流量計、第= 閥口和單向閥；還包括由平流累驅(qū)替的起泡液中間容器；所述單向閥通過泡沫發(fā)生器和第 五閥口與所述樣品杯相連，所述起泡液中間容器排液口通過第四閥口、泡沫發(fā)生器和第五 閥口與所述樣品杯相連。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述測溫儀為探針溫度表；在所述回壓閥和樣品杯之間設(shè)置 有第六閥口。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第二氮氣瓶與所述氣體流量計之間采用內(nèi)徑為3mm不誘 鋼管線連通；所述樣品杯為不誘鋼圓桶形密封罐。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述樣品杯包括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋 連接；在所述樣品杯內(nèi)設(shè)置有濾紙。
[0013] 一種上述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法，包括如下步驟：
[0014] (1)排空：
[0015] 打開第六閥口、第五閥口、第S閥口、第一閥口；關(guān)閉第二閥口、第四閥口；設(shè)定回 壓閥的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計，設(shè)定氣體流量為標(biāo)況下30?50mL/min，保持 排空 10-20min ;
[0016] 似形成泡沫：
[0017] 打開第六閥口、第五閥口、第S閥口、第四閥n，關(guān)閉第二閥口、第一閥n，設(shè)定回 壓閥控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器，調(diào)節(jié)加熱套溫度升高到相比測試溫度高 4?5°C，打開平流累，設(shè)定驅(qū)替速度為Qjj = 5血/min?10血/min,打開氣體流量計，設(shè)定 _ Q巧P留T.'則 氣體流量Q氣=P T ，其中P常為常壓，P常二0. 1013MPa ;P測為測試壓力，MPa ;T常為常 A則玉常 溫，T常二298. 5K，T胃為測試溫度，°C ;從回壓閥中流出液體開始計時，保持10-15min后，關(guān) 閉第六閥口、第五閥口、第=閥口、第一閥口，關(guān)閉氣體流量計及平流累；
[001引 （3)靜態(tài)濾失測試；
[0019] 調(diào)節(jié)調(diào)壓器使流出第一氮氣瓶的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥口、第一閥 n，分別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設(shè)置濾紙。此處設(shè)計 在于，排空所述樣品杯內(nèi)的氣體雜質(zhì)。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] 本發(fā)明所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀克服了現(xiàn)有測量裝置的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確 測試高溫高壓狀態(tài)下泡沫壓裂液的靜態(tài)濾失量。
[0023] 本發(fā)明所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，耐壓性強，且操作簡單、安全可靠。
[0024] 本發(fā)明所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀制造成本低，易于在各油田、科研院校、實驗 室等部口普及。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限于此。
[0026] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 在圖1中，1、樣品杯；2、回壓閥；3、加熱套；4、溫度控制器；5、濾紙；6、探針溫度 表；7、泡沫發(fā)生器；8、單向閥；9、氣體流量計；10、第二氮氣瓶；11、第一氮氣瓶；12、起泡液 中間容器；13、平流累；14、調(diào)壓器；15、第二閥口；16、第六閥口；17、第五閥口；18、第S閥 口；19、第四閥口；20、第一閥口。

【具體實施方式】
[002引下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0029] 如圖1所示。
[0030] 實施例1、
[0031] 一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，包括樣品杯1、與所述樣品杯1相連的模擬環(huán)境壓 力管路、起泡管路；在所述的樣品杯1內(nèi)還設(shè)置有測溫儀；與所述樣品杯1的上部設(shè)置有回 壓閥2,在所述樣品杯1的底部設(shè)置有第一閥口 20 ;在所述樣品杯1的周圍設(shè)置有由溫度控 制器4控溫的加熱套3。
[0032] 所述模擬環(huán)境壓力管路包括與所述樣品杯1相連的第一氮氣瓶11、調(diào)壓器14和第 二閥口 15。
[0033] 所述起泡管路包括順次連接的第二氮氣瓶10、氣體流量計9、第司詞口 18和單向 閥8 ;還包括由平流累13驅(qū)替的起泡液中間容器12 ;所述單向閥13通過泡沫發(fā)生器7和第 五閥口 17與所述樣品杯1相連，所述起泡液中間容器12排液口通過第四閥口 19、泡沫發(fā)生 器7和第五閥口 17與所述樣品杯1相連。
[0034] 所述測溫儀為探針溫度表6 ;在所述回壓閥2和樣品杯1之間設(shè)置有第六閥口 16。
[0035] 實施例2、
[0036] 如實施例1所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其區(qū)別在于，所述第二氮氣瓶 10與所述氣體流量計9之間采用內(nèi)徑為3mm不誘鋼管線連通；所述樣品杯1為不誘鋼圓桶 形密封罐。
[0037] 所述樣品杯1包括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋連接；在所述樣品 杯1內(nèi)設(shè)置有濾紙。
[003引實施例3、
[0039] 一種如實施例1所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法，包括如下步驟：
[0040] (4)排空；
[004U 打開第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第一閥口 20 ;關(guān)閉第二閥口 15、第 四閥口 19 ;設(shè)定回壓閥2的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計9,設(shè)定氣體流量為標(biāo)況下 30?50血/min,保持排空10-20min ;
[00創(chuàng) 妨形成泡沫：
[0043] 打開第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第四閥口 19,關(guān)閉第二閥口 15、第一 閥口 20,設(shè)定回壓閥2控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器4,調(diào)節(jié)加熱套3溫度升 高到相比測試溫度高4?5°C，打開平流聚13,設(shè)定驅(qū)替速度為Q液二5mL/min?lOmL/min， 。常 Tfj 打開氣體流量計9,設(shè)定氣體流量Q氣=^ ?，其中P常為常壓，P常二0. 1013MPa ;P測 而I] I常 為測試壓力，MPa ;Ts為常溫，Ts = 298. 5K，T胃為測試溫度，°C ;從回壓閥2中流出液體開 始計時，保持l〇-15min后，關(guān)閉第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第一閥口 20,關(guān)閉 氣體流量計9及平流累13 ;
[0044] (6)靜態(tài)濾失測試：
[0045] 調(diào)節(jié)調(diào)壓器使14流出第一氮氣瓶11的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥口 15、 第一閥口 20,分別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
[0046] 實施例4、
[0047] 如實施例2所述的高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法，與實施例3的區(qū)別在于， 在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設(shè)置濾紙。
【權(quán)利要求】
1. 一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，該濾失儀包括樣品杯、與所述樣品杯相 連的模擬環(huán)境壓力管路、起泡管路；在所述的樣品杯內(nèi)還設(shè)置有測溫儀；與所述樣品杯的 上部設(shè)置有回壓閥，在所述樣品杯的底部設(shè)置有第一閥門；在所述樣品杯的周圍設(shè)置有由 溫度控制器控溫的加熱套。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，所述模擬環(huán)境 壓力管路包括與所述樣品杯相連的第一氮氣瓶、調(diào)壓器和第二閥門。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，所述起泡管路 包括順次連接的第二氮氣瓶、氣體流量計、第三閥門和單向閥；還包括由平流泵驅(qū)替的起泡 液中間容器；所述單向閥通過泡沫發(fā)生器和第五閥門與所述樣品杯相連，所述起泡液中間 容器排液口通過第四閥門、泡沫發(fā)生器和第五閥門與所述樣品杯相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，所述測溫儀為 探針溫度表；在所述回壓閥和樣品杯之間設(shè)置有第六閥門。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，所述第二氮氣 瓶與所述氣體流量計之間采用內(nèi)徑為3_不銹鋼管線連通；所述樣品杯為不銹鋼圓桶形密 封罐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀，其特征在于，所述樣品杯包 括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋連接；在所述樣品杯內(nèi)設(shè)置有濾紙。
7. -種如權(quán)利要求1-6任意一項所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法，其特征在 于，該方法包括如下步驟： (1) 排空： 打開第六閥門、第五閥門、第三閥門、第一閥門；關(guān)閉第二閥門、第四閥門；設(shè)定回壓閥 的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計，設(shè)定氣體流量為標(biāo)況下30?50mL/min，保持排空 l〇-20min； (2) 形成泡沫： 打開第六閥門、第五閥門、第三閥門、第四閥門，關(guān)閉第二閥門、第一閥門，設(shè)定回壓閥 控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器，調(diào)節(jié)加熱套溫度升高到相比測試溫度高4? 5°C，打開平流泵，設(shè)定驅(qū)替速度為Qs= 5mL/min?10mL/min，打開氣體流量計，設(shè)定氣體
,其中P常為常壓，P常=〇?l〇13MPa;P測為測試壓力，MPa;T常為常溫， T常=298. 5K，Ts為測試溫度，°C;從回壓閥中流出液體開始計時，保持10_15min后，關(guān)閉 第六閥門、第五閥門、第三閥門、第一閥門，關(guān)閉氣體流量計及平流泵； (3) 靜態(tài)濾失測試： 調(diào)節(jié)調(diào)壓器使流出第一氮氣瓶的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥門、第一閥門，分 別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一項所述高溫高壓泡沫靜態(tài)濾失儀的應(yīng)用方法，其特征在 于，在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設(shè)置濾紙。
【文檔編號】G01N33/00GK104502552SQ201510034051
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月22日
【發(fā)明者】李賓飛, 呂其超, 李兆敏, 盧擁軍, 張昀, 李松巖, 邱曉惠 申請人:中國石油大學(xué)(華東)