一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于二氧化碳無水壓裂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為新型壓裂工藝一二氧化碳無水壓裂技術(shù)正逐漸走入公眾的視野。CO2無水壓裂技術(shù)主要是用CO2無水壓裂液(主要由液態(tài)CO 2和極少量化學(xué)添加劑混合形成)代替?zhèn)鹘y(tǒng)水基壓裂液，具有“無水壓裂”的特性，可明顯消除常規(guī)壓裂液對儲層水敏和水鎖傷害，補充地層能量，提高壓裂改造效果，并且壓裂液無殘渣，能夠有效保護儲層，同時節(jié)約大量的水資源。
[0003]然而，現(xiàn)有的常用壓裂液對油氣儲層傷害性能測試的儀器主要是針對常規(guī)液體壓裂液，例如凍膠壓裂液，或者清水壓裂液的傷害特性測試，對專門測試這種氣體壓裂液的對儲層傷害特性的系統(tǒng)與設(shè)備，現(xiàn)在市場上還沒有成熟的產(chǎn)品銷售。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)與方法，可以模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同排量、不同溫度、不同壓力、以及在不同的液態(tài)CO2與相應(yīng)的壓裂液添加劑配比情況下的對儲層巖心的傷害程度。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)，包括液態(tài)CO2供應(yīng)系統(tǒng)和試劑供應(yīng)系統(tǒng)，所述液態(tài)CO2供應(yīng)系統(tǒng)和試劑供應(yīng)系統(tǒng)的出口均連接至并聯(lián)的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端，并在連接管路上設(shè)置有預(yù)熱器18，所述普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸出端連接有壓裂液回收裝置33，其中:
[0007]所述普通巖心夾持器支路包括普通巖心夾持器22，普通巖心夾持器22的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器23，普通巖心夾持器22的輸入端設(shè)置有第六閥21，輸出端設(shè)置有第七閥24 ；
[0008]所述長巖心夾持器支路包括長巖心夾持器26，長巖心夾持器26的輸入、輸出端之間連接有第二壓差傳感器27，長巖心夾持器26的輸入端設(shè)置有第八閥25，輸出端設(shè)置有第九閥28。
[0009]所述液態(tài)0)2供應(yīng)系統(tǒng)包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶I的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設(shè)置有第一閥3，第二氣瓶2的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設(shè)置有第二閥4，氣體凈化器5的出口連接制冷系統(tǒng)7將CCV液化且在連接管路上設(shè)置有流量計6，制冷系統(tǒng)7中有用于儲存液態(tài)CO2的液態(tài)CO 2儲罐8，液態(tài)CO 2儲罐8的出口連接0)2泵13的入口且在連接管路上設(shè)置有第一壓力計12和第五閥11，C02泵13的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接所述預(yù)熱器18的入口。
[0010]所述液態(tài)CO2儲罐8的入口連接有用于排空清洗的第三閥9，出口連接有用于排空清洗的第四閥10。
[0011]所述試劑供應(yīng)系統(tǒng)包括試劑罐14，試劑罐14的出口連接試劑泵15，試劑泵15的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接所述預(yù)熱器18的入口。
[0012]所述0)2泵13的出口與單向閥17的入口之間設(shè)置有安全閥16，安全閥16同時位于試劑泵15的出口與單向閥17的入口之間。
[0013]所述0)2泵13和試劑泵15均為恒速恒壓泵，所述試劑罐14下端設(shè)置有放空閥門。
[0014]所述預(yù)熱器18與并聯(lián)的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端之間設(shè)置有溫度計19和第二壓力計20。
[0015]所述普通巖心夾持器22和長巖心夾持器26之間連接有環(huán)壓泵31和第三壓力計32，并且在近普通巖心夾持器22端有第十閥29，在近長巖心夾持器26端有第^^一閥30。
[0016]所述流量計6、第一壓力計12、溫度計19、第二壓力計20、第一壓差傳感器23以及第二壓差傳感器27均連接數(shù)字采集控制卡，所述數(shù)字采集控制卡連接控制系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)處理生成原始數(shù)據(jù)報表，同時生成數(shù)據(jù)庫文件格式。
[0017]本發(fā)明系統(tǒng)中所有連接管線均采用316L管線，以防CO2無水壓裂液對管線的酸性腐蝕；且連接制冷系統(tǒng)7到壓裂液回收裝置33之間所有管路，可以用保溫材料纏繞包裹，便于防止熱量傳遞、散失等引起的測試誤差。
[0018]本發(fā)明還提供了基于所述二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟:
[0019]步驟I，將來自液態(tài)0)2供應(yīng)系統(tǒng)的液態(tài)CO 2與來自利用試劑供應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)添加劑混合后，送入預(yù)熱器18進行預(yù)熱；
[0020]步驟2，選擇普通巖心夾持器支路或長巖心夾持器支路中的一條，將巖心放入相應(yīng)的夾持器中，通過控制第六閥21、第七閥24、第八閥25和第九閥28，將預(yù)熱后的混合物質(zhì)送入所選擇的普通巖心夾持器支路或長巖心夾持器支路中；
[0021 ] 步驟3，利用第一壓差傳感器23或第二壓差傳感器27測量相應(yīng)的夾持器兩端的壓差，同時，測量預(yù)熱器18的出口壓力即驅(qū)替壓力，控制夾持器內(nèi)巖心圍壓的值始終大于該驅(qū)替壓力的值；
[0022]步驟4，調(diào)節(jié)不同溫度、不同壓力、不同排量以及不同壓裂液配比，根據(jù)預(yù)先測得的巖心原始滲透率，得到相應(yīng)條件下對儲層巖心造成的傷害程度。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024](I)本發(fā)明專用于模擬并測試二氧化碳無水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同排量以及在不同的液態(tài)CO2與添加劑配比情況下的對儲層巖心的傷害程度。
[0025](2)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)7可以根據(jù)實驗需要設(shè)定制冷溫度。內(nèi)置的液態(tài)CO2儲罐8可以儲存一定量液態(tài)CO2。
[0026](3)本發(fā)明的0)2泵13和試劑泵15不僅可以為系統(tǒng)管路起到增壓的作用，還可以根據(jù)需要，選擇適當(dāng)規(guī)格型號，設(shè)定排量，調(diào)節(jié)泵的流量和合成壓裂液中添加劑配比。
[0027](4)本發(fā)明的預(yù)熱器18可以根據(jù)需要控制管路溫度，模擬井下某個深度的溫度條件。
[0028](5)本發(fā)明的兩種長度巖心夾持器可進行CO2無水壓裂液在不同儲層巖心，不同溫度、壓力下的巖心傷害測量實驗，可以根據(jù)需要，通過打開和關(guān)閉它們對應(yīng)兩端最近的閥門開關(guān)，選擇普通巖心夾持器22或長巖心夾持器26，靈活選擇使用這兩條巖心夾持器支路中的任意一條。
[0029](6)本發(fā)明采用環(huán)壓泵31控制巖心夾持器內(nèi)巖心圍壓。實驗室此圍壓應(yīng)始終大于驅(qū)替壓力，即第二壓力計20所顯示的壓力。防止圍壓過低時，不能有效模擬真實的驅(qū)替過程。
[0030](7)本發(fā)明的壓裂液回收裝置33可以方便系統(tǒng)回收處理廢棄的壓裂液，防止壓裂液污染實驗室和環(huán)境。
[0031](8)本發(fā)明所有連接管線均采用316L管線，以防CO2無水壓裂液對管線的酸性腐蝕；且連接制冷系統(tǒng)7到壓裂液回收裝置33之間所有管路，可以用保溫材料纏繞包裹，便于防止熱量傳遞、散失等引起的測試誤差。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0034]如圖1所示，一種二氧化碳無水壓裂液傷害測試系統(tǒng)，包括液態(tài)CO2供應(yīng)系統(tǒng)和試劑供應(yīng)系統(tǒng)，液態(tài)CO2供應(yīng)系統(tǒng)和試劑供應(yīng)系統(tǒng)的出口均連接至并聯(lián)的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端，并在連接管路上設(shè)置有預(yù)熱器18，預(yù)熱器18用于適量加熱0)2無水壓裂液溫度，從而模擬地下儲層溫度條件。預(yù)熱器18與并聯(lián)的普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸入端之間設(shè)置有溫度計19和第二壓力計20。普通巖心夾持器支路和長巖心夾持器支路的輸出端連接有壓裂液回收裝置33，壓裂液回收裝置33方便系統(tǒng)回收處理廢棄的壓裂液。
[0035]其中:
[0036]液態(tài)0)2供應(yīng)系統(tǒng)包括第一氣瓶I和第二氣瓶2，第一氣瓶I和第二氣瓶2能夠根據(jù)需要靈活選擇氣瓶接入數(shù)量，存放時應(yīng)將氣瓶瓶口向下傾斜存放，便于穩(wěn)定地儲存與輸出的二氧化碳。第一氣瓶I的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設(shè)置有第一閥3，第二氣瓶2的出口連接氣體凈化器5的入口且在連接管路上設(shè)置有第二閥4，氣體凈化器5的作用是除去原始二氧化碳氣體中混雜的水蒸氣等雜質(zhì)，提純獲得高精度二氧化碳氣體。氣體凈化器5的出口連接制冷系統(tǒng)7將CCV液化且在連接管路上設(shè)置有流量計6，制冷系統(tǒng)7中有用于儲存液態(tài)CO2的液態(tài)CO 2儲罐8，液態(tài)CO 2儲罐8的出口連接CO 2泵13的入口且在連接管路上設(shè)置有第一壓力計12和第五閥11，0)2泵13的出口連接單向閥17的入口，單向閥17可以防止流體倒流，其出口連接預(yù)熱器18的入口。液態(tài)CO2儲罐8的入口連接有用于排空清洗的第三閥9，出口連接有用于排空清洗的第四閥10。
[0037]試劑供應(yīng)系統(tǒng)包括試劑罐14，試劑罐14的出口連接試劑泵15，試劑泵15的出口連接單向閥17的入口，單向閥17的出口連接預(yù)熱器18的入口。0)2泵13的出口與單向閥17的入口之間設(shè)置有安全閥16，安全閥16同時位于試劑泵15的出口與單向閥17的入口之間，用于控制管路壓力，可以保障管路高壓安全。0)2泵13和試劑泵15均為恒速恒壓泵，可以根據(jù)需要，選擇適當(dāng)規(guī)格型號，設(shè)定排量，能夠調(diào)節(jié)泵的流量和合成壓裂液中添加劑配比。最大工作壓力盡量高，最好50MPa以上，從而可以模擬壓裂施工時地層壓力條件。試劑罐14下端設(shè)置有放空閥門，方便排空和清洗，根據(jù)需要配置加熱系統(tǒng)來控制溫度。
[0038]普通巖心夾持器支路包括普通巖心夾持器22，普通巖心夾持器22的輸入、輸出端之間連接有第一壓差傳感器23，普通巖心夾持器22的輸入端設(shè)