本發(fā)明涉及一種支撐劑的檢測(cè)裝置，具體涉及一種自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器。

背景技術(shù)：

石油天然氣深井開(kāi)采時(shí)，水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)是目前石油天然氣行業(yè)提高油氣井產(chǎn)量的主要措施之一，支撐劑的物化性能直接影響其增產(chǎn)效果。將支撐劑混入壓裂液并注入深層巖石的裂縫中，支撐劑在裂縫處形成用于保持和打開(kāi)裂縫的填充或支撐，支撐住裂縫形成高滲透性原油流動(dòng)通道，保持原油順暢通過(guò)，可最大限度地挖掘油井產(chǎn)油潛力。

為了完成在裂縫內(nèi)部放置支撐劑，需要將支撐劑顆粒在壓裂液流體中懸浮，以便在壓裂施工過(guò)程中將含有懸浮狀支撐劑的壓裂液通過(guò)高壓泵送達(dá)油氣井中，并到達(dá)壓裂施工所制造的裂隙中。但是傳統(tǒng)的壓裂液是需要在水中加入大量的增稠劑（水溶性高分子）以便增加其自身的黏彈性，使其可承載相對(duì)視密度更大的支撐劑顆粒物。因此，存在施工工藝復(fù)雜、壓裂成本較高、對(duì)儲(chǔ)層造成傷害等嚴(yán)重不足。

賦予現(xiàn)有的支撐劑可在水中漂浮而不立即下沉的特性，將使其直接懸浮在水中，形成自懸浮支撐劑，而不需要在水中添加增稠劑以形成較大黏彈性的壓裂液，這是當(dāng)今壓裂支撐劑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)可展望的領(lǐng)域。自懸浮支撐劑表面的可水化分子遇水快速溶脹，在支撐劑內(nèi)核周圍形成穩(wěn)固的水化層。水化層的出現(xiàn)降低了支撐劑在水中的密度，增加了支撐劑之間的潤(rùn)滑性。于此同時(shí)，支撐劑表面少量有機(jī)分子伸展于水溶液中，增加了水的黏度。兩者的協(xié)同作用，使得自懸浮支撐劑不借助增稠劑就能輕易地在清水中長(zhǎng)時(shí)間懸浮。

但是如何評(píng)價(jià)和判斷不同支撐劑在清水中的漂浮（自懸?。┎幌鲁恋哪芰σ恢笔且粋€(gè)難題。當(dāng)今測(cè)試自懸浮支撐劑自懸浮性的方法是稱取一定量的自懸浮支撐劑顆粒物，直接倒入清水中觀察在清水中的懸浮顆粒物量比；或者是在前者的基礎(chǔ)上施以機(jī)械攪拌力后靜止，觀察清水中的懸浮顆粒物量比；再者就是將自懸浮支撐劑倒入清水中后將實(shí)驗(yàn)容器密閉并進(jìn)行上下?lián)u振一定時(shí)間或次數(shù)后靜止，觀察清水中的懸浮顆粒物量比。

現(xiàn)有的測(cè)試方法和測(cè)試裝置存在諸多的不可靠性，使得測(cè)試的結(jié)果具有較大的偏差。分析原因，是因?yàn)樵跍y(cè)試時(shí)，自懸浮支撐劑加入到檢測(cè)儀器的清水中不能立即與水充分反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自懸浮支撐劑自身的體積膨脹，不能真正達(dá)到懸浮的狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器，通過(guò)一定的補(bǔ)償方式，在較短的測(cè)試時(shí)間段中，解決自懸浮支撐劑不能立即與水充分反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)自身的體積膨脹導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不可靠的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器，包括上端開(kāi)口的容器，所述容器中設(shè)有氣體集聚板，所述氣體集聚板位于容器的底部，所述氣體集聚板中設(shè)有中空腔體，所述氣體集聚板的上端面開(kāi)設(shè)有通氣孔，所述通氣孔與氣體集聚板的中空腔體連通；所述氣體集聚板上設(shè)有通氣管，所述通氣管與氣體集聚板的中空腔體連通。

采用上述技術(shù)方案時(shí)，容器可以用來(lái)盛裝清水，檢測(cè)時(shí)，整個(gè)氣體集聚板淹沒(méi)在容器中盛放的清水中。向通氣管中通入氣體，將壓縮空氣通過(guò)通氣管送入容器底部的氣體集聚板內(nèi)，壓縮氣體在通過(guò)氣體集聚板進(jìn)行調(diào)配均壓后從位于氣體集聚板上端板面上的若干個(gè)通氣孔吹入容器內(nèi)的清水中，產(chǎn)生大量、均勻的氣泡。加入到清水中的自懸浮支撐劑顆粒物會(huì)與清水中大量細(xì)小均勻的氣泡接觸，通過(guò)氣、液、固三相界面的表界面力的共同作用下，一方面自懸浮支撐劑顆粒物的固體界面與水體液相界面接觸產(chǎn)生占位效應(yīng)產(chǎn)生浮力，另一方面與水體中大量的氣泡氣相界面接觸產(chǎn)生氣固界面力。水體中的氣泡吸附在支撐劑顆粒物表面上增大了自懸浮支撐劑顆粒物的水體占位體積使自懸浮支撐劑顆粒物受到的浮力與其疊加，增大了自懸浮支撐劑顆粒物受到的浮力，使得測(cè)試的狀態(tài)下自懸浮支撐劑顆粒物的懸浮狀態(tài)更接近于實(shí)際的使用狀態(tài)。自懸浮支撐劑顆粒物加入到水體中會(huì)因?yàn)樽陨眢w積占位而排開(kāi)相同體積的水體，由此產(chǎn)生于重力相反方向的上浮力，在這種上浮力的作用下抵消了地心引力，從而造成下沉速率減慢，當(dāng)上浮力與地心引力相同時(shí)自懸浮支撐劑顆粒物就停滯下沉表現(xiàn)為漂?。ㄗ詰腋。顟B(tài)；其次，顆粒物表面在剛與水體接觸時(shí)因?yàn)椴煌辔镔|(zhì)的內(nèi)聚力不同會(huì)在接觸界面產(chǎn)生不同的界面力，固液界面、液氣界面、氣固界面、以及氣、液、固界面同時(shí)存在的界面結(jié)合點(diǎn)都會(huì)因?yàn)楸斫缑骈g的作用力大小不同、方向不同而產(chǎn)生不同大小、不同方向的合力，使得自懸浮支撐劑顆粒物分散在液相中的狀態(tài)不同。解決了自懸浮支撐劑顆粒物加入清水中不能立即與清水反應(yīng)自我體積膨脹的檢測(cè)難題。相較將自懸浮支撐劑顆粒物直接倒入水體、或倒入水體時(shí)加以攪拌的漂?。ㄗ詰腋。┬Ч?，本發(fā)明的測(cè)試效果更佳。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述通氣管上設(shè)有氣流控制閥。通過(guò)氣流控制閥，能夠調(diào)節(jié)進(jìn)入氣體集聚板中的氣體壓強(qiáng)，間接調(diào)節(jié)清水中的氣泡大小和氣泡上升的速度。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述容器為圓柱體，所述氣體集聚板為圓形板，所述通氣孔圓周均布在氣體集聚板的上端面。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述通氣孔的孔徑相同。設(shè)置相同孔徑的通氣孔，能夠使得所產(chǎn)生的氣泡大小和速度基本相同，減少氣泡的大小和速度的不同對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，有助于提高自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)的精度。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述容器中還設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，所述攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸與氣體集聚板的上端面垂直。在攪拌機(jī)構(gòu)作用下，水體會(huì)因?yàn)閿嚢铏C(jī)構(gòu)的攪動(dòng)產(chǎn)生水體渦旋狀態(tài)，不同的渦旋狀態(tài)的雷諾指數(shù)不同可以造成自懸浮支撐劑顆粒物與水體的相對(duì)移動(dòng)速率和接觸面積會(huì)不同，使得自懸浮支撐劑顆粒物在水體中的漂浮時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他檢測(cè)方法的同時(shí)加速了自懸浮支撐劑顆粒物外表面的樹(shù)脂相關(guān)水反應(yīng)性組分與水體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的速率和總體量。解決自懸浮支撐劑顆粒物在水中需要一段與水反應(yīng)產(chǎn)生體積膨脹不足而自懸浮效果不好的技術(shù)難題，有助于提高懸浮性能檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述通氣管上設(shè)有氣體壓力表。通過(guò)壓力表上的讀數(shù)可以方便直觀判斷通入氣體的壓力，可以根據(jù)需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述氣體集聚板的側(cè)面設(shè)有密封圈，所述密封圈用于封閉氣體集聚板與容器內(nèi)壁之間的間隙。利用密封圈，能夠封閉氣體集聚板與容器內(nèi)壁之間的間隙，可以最大程度起到隔水的作用，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中氣體集聚板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1的測(cè)試狀態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖標(biāo)記：容器1，氣體集聚板2，通氣孔21，通氣管22，氣泡3，自懸浮支撐劑顆粒物4，攪拌機(jī)構(gòu)5。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，本發(fā)明自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器，包括了一個(gè)透明的容器1，容器1可以是玻璃材質(zhì)制成。容器1的上端開(kāi)口，底部封閉。容器1內(nèi)放置有一個(gè)氣體集聚板2，氣體集聚板2為中空結(jié)構(gòu)，在氣體集聚板2的上端面上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)通氣孔21。通氣孔21與氣體集聚板2內(nèi)的中空腔體連通。在氣體集聚板2上固定有一個(gè)通氣管22，通氣管22也與氣體集聚板2內(nèi)的中空腔體連通，并且能夠保證通氣管22中通入到氣體集聚板2中的氣體能夠從通氣孔21排出。

如圖3所示，具體的使用方法如下，將氣體集聚板2放入容器1中，往容器1中注入清水，可以將清水注入到容器1高度的一半位置。向通氣管22通入壓縮空氣，調(diào)整壓縮空氣壓力至0.05至0.3Mpa，通入的壓縮空氣流量每分鐘在1至100升，壓縮空氣通過(guò)氣體集聚板2上的通氣孔21形成氣泡3進(jìn)入到容器1的清水中。待清水中的氣泡3呈均勻和較穩(wěn)定的上升速度后，加入自懸浮支撐劑顆粒，并計(jì)時(shí)30秒后停止鼓入壓縮空氣，然后檢測(cè)自懸浮支撐劑顆粒的沉床高度占總量的百分比。

將壓縮空氣通過(guò)通氣管22送入容器1底部的氣體集聚板2內(nèi)，壓縮氣體在通過(guò)氣體集聚板2進(jìn)行調(diào)配均壓后從位于氣體集聚板2上端板面上的若干個(gè)通氣孔21吹入容器1內(nèi)的清水中，產(chǎn)生大量、均勻的氣泡3。這些氣泡3穿過(guò)清水層排向容器1的上端后進(jìn)入空氣中。在前述容器1清水中氣泡3狀態(tài)穩(wěn)定后，通過(guò)容器1上端開(kāi)口加入一定量的自懸浮支撐劑顆粒物4，這些加入的自懸浮支撐劑顆粒物4進(jìn)入清水中與水體接觸，同時(shí)也與清水中大量細(xì)小均勻的氣泡3接觸，通過(guò)氣、液、固三相界面的表界面力的共同作用下，一方面自懸浮支撐劑顆粒物4的固體界面與水體液相界面接觸產(chǎn)生占位效應(yīng)產(chǎn)生浮力，另一方面與水體中大量的氣泡3氣相界面接觸產(chǎn)生氣固界面力。水體中的氣泡吸附在支撐劑顆粒物表面上增大了自懸浮支撐劑顆粒物4的水體占位體積使自懸浮支撐劑顆粒物4受到的浮力與其疊加，增大了自懸浮支撐劑顆粒物4受到的浮力，使得測(cè)試的狀態(tài)下自懸浮支撐劑顆粒物4的懸浮狀態(tài)更接近于實(shí)際的使用狀態(tài)。

自懸浮支撐劑顆粒物4加入到水體中會(huì)因?yàn)樽陨眢w積占位而排開(kāi)相同體積的水體，由此產(chǎn)生于重力相反方向的上浮力，在這種上浮力的作用下抵消了地心引力，從而造成下沉速率減慢，當(dāng)上浮力與地心引力相同時(shí)自懸浮支撐劑顆粒物4就停滯下沉表現(xiàn)為漂?。ㄗ詰腋。顟B(tài)；其次，顆粒物表面在剛與水體接觸時(shí)因?yàn)椴煌辔镔|(zhì)的內(nèi)聚力不同會(huì)在接觸界面產(chǎn)生不同的界面力，固液界面、液氣界面、氣固界面、以及氣、液、固界面同時(shí)存在的界面結(jié)合點(diǎn)都會(huì)因?yàn)楸斫缑骈g的作用力大小不同、方向不同而產(chǎn)生不同大小、不同方向的合力，使得自懸浮支撐劑顆粒物4分散在液相中的狀態(tài)不同。

解決了自懸浮支撐劑顆粒物4加入清水中不能立即與清水反應(yīng)自我體積膨脹的檢測(cè)難題。相較將自懸浮支撐劑顆粒物4直接倒入水體、或倒入水體時(shí)加以攪拌的漂?。ㄗ詰腋。┬Ч景l(fā)明的測(cè)試效果更佳。

實(shí)施例2

如圖4所示，本發(fā)明自懸浮支撐劑懸浮性能檢測(cè)儀器，包括了一個(gè)透明的容器1，容器1可以是玻璃材質(zhì)制成。容器1的上端開(kāi)口，底部封閉。容器1內(nèi)放置有一個(gè)氣體集聚板2，氣體集聚板2為中空結(jié)構(gòu)，在氣體集聚板2的上端面上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)通氣孔21。通氣孔21與氣體集聚板2內(nèi)的中空腔體連通。在氣體集聚板2上固定有一個(gè)通氣管22，通氣管22也與氣體集聚板2內(nèi)的中空腔體連通，并且能夠保證通氣管22中通入到氣體集聚板2中的氣體能夠從通氣孔21排出。另外，在容器1中，還有一個(gè)從容器1的上端開(kāi)口向下伸入容器1中的攪拌機(jī)構(gòu)5，攪拌機(jī)構(gòu)5通過(guò)相對(duì)于氣體集聚板2的上端面進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，攪拌機(jī)構(gòu)5上的葉片掠過(guò)氣體集聚板2的上方。另外，通氣管22包括了兩段，一段是與氣體集聚板2直接固定連接的硬質(zhì)段，該硬質(zhì)段可以為不銹鋼管。另一段是與硬質(zhì)段密封連接的軟管段。通過(guò)設(shè)置通氣管22的硬質(zhì)段，能夠?qū)⒃撚操|(zhì)段做為把手部，用來(lái)將氣體集聚板2取出或放入容器1中。再者，攪拌機(jī)構(gòu)5的轉(zhuǎn)軸上方可以固定連接一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片，該旋轉(zhuǎn)葉片置于封閉的壓力腔中，該壓力腔具有進(jìn)氣口和出氣口。壓力腔的出氣口與通氣管22連通，壓力腔的進(jìn)氣口與壓縮空氣源連通。這樣，在往氣體集聚板2中通入壓縮空氣時(shí)，壓縮空氣會(huì)經(jīng)過(guò)壓力腔，驅(qū)動(dòng)壓力腔中的旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片帶動(dòng)攪拌機(jī)構(gòu)5轉(zhuǎn)動(dòng)，使得攪拌機(jī)構(gòu)5能夠自行攪動(dòng)容器1中的清水。

將壓縮空氣通過(guò)通氣管22送入容器1底部的氣體集聚板2內(nèi)，壓縮氣體在通過(guò)氣體集聚板2進(jìn)行調(diào)配均壓后從位于氣體集聚板2上端板面上的若干個(gè)通氣孔21吹入容器1內(nèi)的清水中，產(chǎn)生大量、均勻的氣泡3。這些氣泡3穿過(guò)清水層排向容器1的上端后進(jìn)入空氣中。在前述容器1清水中氣泡3狀態(tài)穩(wěn)定后，通過(guò)容器1上端開(kāi)口加入一定量的自懸浮支撐劑顆粒物4，這些加入的自懸浮支撐劑顆粒物4進(jìn)入清水中與水體接觸，同時(shí)也與清水中大量細(xì)小均勻的氣泡3接觸，通過(guò)氣、液、固三相界面的表界面力的共同作用下，一方面自懸浮支撐劑顆粒物4的固體界面與水體液相界面接觸產(chǎn)生占位效應(yīng)產(chǎn)生浮力，另一方面與水體中大量的氣泡3氣相界面接觸產(chǎn)生氣固界面力。水體中的氣泡吸附在支撐劑顆粒物表面上增大了自懸浮支撐劑顆粒物4的水體占位體積使自懸浮支撐劑顆粒物4受到的浮力與其疊加，增大了自懸浮支撐劑顆粒物4受到的浮力，使得測(cè)試的狀態(tài)下自懸浮支撐劑顆粒物4的懸浮狀態(tài)更接近于實(shí)際的使用狀態(tài)。解決了自懸浮支撐劑顆粒物4加入清水中不能立即與清水反應(yīng)自我體積膨脹的檢測(cè)難題。相較將自懸浮支撐劑顆粒物4直接倒入水體、或倒入水體時(shí)加以攪拌的漂浮（自懸?。┬Ч景l(fā)明的測(cè)試效果更佳。另外，在攪拌機(jī)構(gòu)5作用下，水體會(huì)因?yàn)閿嚢铏C(jī)構(gòu)5的轉(zhuǎn)速不同和攪拌機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)不同產(chǎn)生不同的水體渦旋狀態(tài)，不同的渦旋狀態(tài)的雷諾指數(shù)不同可以造成自懸浮支撐劑顆粒物4與水體的相對(duì)移動(dòng)速率和接觸面積會(huì)不同，這樣產(chǎn)生了另外一個(gè)效果，就是自懸浮支撐劑顆粒物4在水體中的漂浮時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他檢測(cè)方法的同時(shí)加速了自懸浮支撐劑顆粒物4外表面的樹(shù)脂相關(guān)水反應(yīng)性組分與水體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的速率和總體量。解決了自懸浮支撐劑顆粒物4在水中需要一段與水反應(yīng)產(chǎn)生體積膨脹不足而自懸浮效果不好的技術(shù)難題。所以，利用本檢測(cè)儀器在自懸浮支撐劑顆粒物4加入過(guò)程中已有的氣、液、固三相同時(shí)存在和機(jī)械攪拌作用環(huán)境下的自懸浮效果大大改善，有助于提高懸浮性能檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，例如：容器1可以選用250毫升的燒杯，加入燒杯中的清水量可以是120毫升，攪拌機(jī)構(gòu)5的轉(zhuǎn)速在每分鐘3至80轉(zhuǎn)，加入燒杯中進(jìn)行檢測(cè)的自懸浮支撐劑顆粒物4的重量為30克。再者，為了模擬不同的使用環(huán)境，容器1還可以采用其他制作的各種形狀的玻璃容器，如多面體或球體容器。

這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本發(fā)明所省略描述的技術(shù)、形狀、構(gòu)造部分均為公知技術(shù)。