測(cè)量不同粘度下超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于非常規(guī)油氣開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種測(cè)量不同粘度下超臨界 二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 非常規(guī)天然氣資源包括煤層氣、頁(yè)巖氣、致密砂巖氣以及水溶氣，目前非常規(guī)油氣 資源已經(jīng)在全球能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。我國(guó)的非常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量豐富，分布廣泛， 發(fā)展前景廣闊，僅非常規(guī)天然氣的技術(shù)可采資源量就達(dá)3.4 X105億立方米，是常規(guī)天然氣 技術(shù)可米儲(chǔ)量的1. 8倍。
[0003] 然而非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)難度大，基本都有低孔、低滲、低壓、巖層致密的特點(diǎn)。美 國(guó)德克薩斯州福特沃斯盆地Barnett頁(yè)巖通過(guò)融合水平鉆井技術(shù)和水平壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)歷史性的突破，大大降低了單井開(kāi)采成本。因此，對(duì)于非常規(guī)油氣藏開(kāi)發(fā)， 主要采用壓裂方式改造油氣層，提高采油（氣）指數(shù)，從而提高單井產(chǎn)量和穩(wěn)產(chǎn)有效期。常 規(guī)水基壓裂對(duì)頁(yè)巖油氣藏的傷害比較大，措施二次污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響措施的增產(chǎn)改造效 果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1)壓裂液聚合物對(duì)地層的傷害；(2)排液速度不合理對(duì)地 層產(chǎn)生傷害；（3)易對(duì)水敏地層造成傷害。
[0004] 超臨界二氧化碳噴射壓裂是通過(guò)噴射壓裂裝置，產(chǎn)生超臨界二氧化碳射流，射穿 套管和儲(chǔ)層巖石，形成射孔孔眼，然后進(jìn)行壓裂。超臨界二氧化碳噴射壓裂特點(diǎn)有：無(wú)自由 水、輸送支撐劑形成支撐縫、支撐縫中無(wú)自由水和固體殘?jiān)?，完全適合于水敏性儲(chǔ)層，消除 了儲(chǔ)層傷害。因此，超臨界二氧化碳噴射壓裂能夠提高非常規(guī)油氣儲(chǔ)層導(dǎo)流能力，實(shí)現(xiàn)商業(yè) 高效開(kāi)采的有效手段之一。超臨界二氧化碳?jí)毫岩簽樵稣硠┤苡诔R界二氧化碳中的混合 物質(zhì)；壓裂液流經(jīng)噴射壓裂裝置會(huì)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，造成溫度下降，影響壓裂液的物性和噴射 壓裂效果。目前，受溫度、壓力和壓裂液粘度影響，超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱墓?jié)流效應(yīng)規(guī)律 相當(dāng)復(fù)雜，鮮有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，而超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯入S溫度壓力的變化而變化，針對(duì)其 節(jié)流過(guò)程的機(jī)理也沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的解釋，因而成為超臨界二氧化碳噴射壓裂開(kāi)發(fā)非常規(guī)油 氣藏的一個(gè)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明提供一種測(cè)量不同粘度下超臨界二氧化碳 壓裂液節(jié)流系數(shù)的裝置，用于快速的測(cè)量出不同溫度、壓力和壓裂液粘度下超臨界二氧化 碳?jí)毫岩旱墓?jié)流系數(shù)，進(jìn)而系統(tǒng)分析超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱墓?jié)流效應(yīng)規(guī)律，為超臨界二 氧化碳噴射壓裂設(shè)計(jì)和理論研究提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 測(cè)量不同粘度下超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的裝置，包括：超臨界二氧化碳 壓裂液節(jié)流系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置；超臨界二氧化碳?jí)毫岩?節(jié)流系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)確定高溫高壓超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱墓?jié)流系數(shù)，超臨界二氧化碳?jí)毫?液粘度調(diào)節(jié)裝置確定高溫高壓超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱恼扯取?br>[0008] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：
[0009] (1)、能夠?qū)崿F(xiàn)較大壓力和溫度范圍內(nèi)超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的測(cè)量，可 得到不同粘度下超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱墓?jié)流效應(yīng)規(guī)律；
[0010] (2)、裝置操作簡(jiǎn)單，方法易于實(shí)施，可行性高；
[0011] (3)、測(cè)量方法科學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高精度的參數(shù)測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為測(cè)量不同粘度下超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的裝置示意圖；
[0013] 圖中：11、恒速恒壓栗；12、靜混器；13、質(zhì)量流量計(jì)；14、中間容器；141、中間容器 壓力計(jì)；142、中間容器溫度計(jì)；15、第一旋擰閥；16、絕熱節(jié)流測(cè)量裝置；161、多孔板；162、 第一壓力計(jì)；163、第一溫度計(jì)；164、第二壓力計(jì)；165、第二溫度計(jì)；17、回壓控制裝置；18、 第二旋擰閥；20、恒溫水浴箱；21、第三旋擰閥；22、測(cè)量管線段；221、第一壓差傳感器；23、 超臨界二氧化碳增壓裝置；231、二氧化碳?xì)庠慈肟谛龜Q閥；24、增粘劑注入裝置；241、增粘 劑入口旋擰閥；25、超臨界二氧化碳?jí)毫岩悍趴招龜Q閥；G1、第一管線；G2、第二管線。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 如圖1所示，測(cè)量不同粘度下超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的裝置，包括：超臨 界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置；超臨界二氧 化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)確定高溫高壓超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱墓?jié)流系數(shù)，超臨界二 氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置確定高溫高壓超臨界二氧化碳?jí)毫岩旱恼扯取?br>[0015] 超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括：恒速恒壓栗11、靜混器12、質(zhì)量 流量計(jì)13、中間容器14、第一旋擰閥15、絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16、回壓控制裝置17、第二旋擰 閥18,恒速恒壓栗11、靜混器12、質(zhì)量流量計(jì)13、中間容器14、第一旋擰閥15、絕熱節(jié)流測(cè) 量裝置16、第二旋擰閥18通過(guò)管線依次連接形成閉合的循環(huán)回路；回壓控制裝置17通過(guò) 管線連接到絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16和第二旋擰閥18之間的管線上，控制超臨界二氧化碳?jí)?裂液通過(guò)節(jié)流測(cè)量裝置時(shí)的回壓；超臨界二氧化碳?jí)毫岩悍趴招龜Q閥25通過(guò)管線連接到 質(zhì)量流量計(jì)13和中間容器14之間的管線上，用于放空管路中的超臨界二氧化碳?jí)毫岩骸?br>[0016] 恒速恒壓栗11為超臨界二氧化碳?jí)毫岩禾峁╅]合循環(huán)所需的動(dòng)力，使流體由靜 混器12經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量計(jì)13向中間容器14方向流動(dòng)；超臨界二氧化碳?jí)毫岩航?jīng)第一旋擰閥 15、絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16、第二旋擰閥18流入恒速恒壓栗11 ;靜混器12將增粘劑充分混合 溶解于超臨界二氧化碳中，形成超臨界二氧化碳?jí)毫岩毫黧w；質(zhì)量流量計(jì)13用于計(jì)量超臨 界二氧化碳?jí)毫岩旱馁|(zhì)量流量；中間容器14對(duì)超臨界二氧化碳?jí)毫岩哼M(jìn)行緩沖儲(chǔ)存。
[0017] 中間容器14置于恒溫水浴箱20中，中間容器14上設(shè)有中間容器壓力計(jì)141、中間 容器溫度計(jì)142 ;恒溫水浴箱20對(duì)超臨界二氧化碳?jí)毫岩杭訜嵋赃_(dá)到所需要的溫度，中間 容器壓力計(jì)141測(cè)量中間容器內(nèi)的壓力，中間容器溫度計(jì)142測(cè)量中間容器內(nèi)的溫度。
[0018] 絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16,包括：圓柱殼體、多孔板161、第一壓力計(jì)162、第一溫度計(jì) 163、第二壓力計(jì)164、第二溫度計(jì)165 ;圓柱殼體長(zhǎng)度為30cm、內(nèi)徑為5cm、壁厚為4mm，由 奧體式不銹鋼材料制成，外敷納基隔熱軟氈；多孔板161為長(zhǎng)度2cm、直徑5. 8cm的多孔圓 柱殼空腔，多孔板內(nèi)部填充40~60目的支撐劑顆粒，多孔板161外壁圓面均勻布置直徑 0. 2mm、數(shù)量100個(gè)的孔道；多孔板161位于圓柱殼體中部且垂直于圓柱殼體的軸線設(shè)置，用 于提供超臨界二氧化碳?jí)毫岩和ㄟ^(guò)絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16的流動(dòng)通道。
[0019] 圓柱殼體內(nèi)位于多孔板161的兩側(cè)分別設(shè)置第一壓力計(jì)162、第一溫度計(jì)163、第 二壓力計(jì)164、第二溫度計(jì)165,第一壓力計(jì)162測(cè)量超臨界二氧化碳?jí)毫岩航^熱節(jié)流前的 壓力，第一溫度計(jì)163測(cè)量超臨界二氧化碳?jí)毫岩航^熱節(jié)流前的溫度，第二壓力計(jì)164測(cè)量 超臨界二氧化碳?jí)毫岩航^熱節(jié)流后的壓力，第二溫度計(jì)165測(cè)量超臨界二氧化碳?jí)毫岩航^ 熱節(jié)流后的溫度。
[0020] 超臨界二氧化碳?jí)毫岩河珊闼俸銐豪?1栗入靜混器12、質(zhì)量流量計(jì)13、中間容器 14, 通過(guò)第一旋擰閥15流入絕熱節(jié)流測(cè)量裝置16,經(jīng)第二旋擰閥18形成一個(gè)閉合循環(huán)回 路，進(jìn)行超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的測(cè)量。
[0021] 第二旋擰閥18與恒速恒壓栗11之間的管線為第一管線G1。
[0022] 超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置，包括：第三旋擰閥21、測(cè)量管線段22、超臨 界二氧化碳增壓裝置23、增粘劑注入裝置24 ;第三旋擰閥21通過(guò)管線連接到中間容器14 和測(cè)量管線段22之間的管線；測(cè)量管線段22通過(guò)第二管線G2接入第一管線G1。
[0023] 測(cè)量段管線段22為內(nèi)徑4mm、壁厚2mm、長(zhǎng)度8m銅制盤(pán)管，放置于恒溫水浴箱20 內(nèi)；測(cè)量管線段22上設(shè)有測(cè)量管線段壓差傳感器221，用于測(cè)量超臨界二氧化碳?jí)毫岩毫?經(jīng)測(cè)量管線段22產(chǎn)生的壓力差。
[0024] 超臨界二氧化碳增壓裝置23接入第二管線G2上，為二氧化碳提供所需要的實(shí)驗(yàn) 壓力，超臨界二氧化碳增壓裝置23設(shè)有二氧化碳?xì)庠慈肟谛龜Q閥231，用于控制二氧化碳 進(jìn)入超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置；增粘劑注入裝置24接入第二管線G2上，將增 粘劑栗入到高溫高壓超臨界二氧化碳管路中，增粘劑注入裝置24設(shè)有增粘劑入口旋擰閥 241，用于控制增粘劑進(jìn)入超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯日{(diào)節(jié)裝置；第二管線G2上由測(cè)量管 線段22至恒速恒壓栗11方向依次連接超臨界二氧化碳增壓裝置23、增粘劑注入裝置24。
[0025] 超臨界二氧化碳經(jīng)過(guò)超臨界二氧化碳增壓裝置23達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的壓力，增粘劑 注入裝置24通過(guò)第二管線G2向管內(nèi)注入增粘劑，由恒速恒壓栗11栗入靜混器12混合形 成超臨界二氧化碳流體，經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量計(jì)13、中間容器14、第三旋擰閥21、測(cè)量管線段22形 成一個(gè)閉合的流動(dòng)循環(huán)回路，進(jìn)行超臨界二氧化碳?jí)毫岩赫扯鹊恼{(diào)節(jié)。
[0026] 中間容器壓力計(jì)141、中間容器溫度計(jì)142、第一壓力計(jì)162、第一溫度計(jì)163、第二 壓力計(jì)164、第二溫度計(jì)165、第一壓差傳感器221的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)處理終端實(shí)時(shí)采集。
[0027] 在整個(gè)裝置中，所有部件和管路均耐壓60MPa，溫度上限為500K，可實(shí)現(xiàn)高溫高壓 下超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
[0028] 測(cè)量超臨界二氧化碳?jí)毫岩汗?jié)流系數(shù)的方法，利用上述裝置，步驟如下：
[0029] (1)、建立超臨界二氧化碳循環(huán)
[0030] 調(diào)整增粘劑入口旋擰閥241、超臨界二氧化碳?jí)毫岩悍趴招龜Q閥25、第一旋擰閥 15、 第二旋擰閥18處于關(guān)閉狀態(tài)；開(kāi)啟超臨界二氧化碳增壓裝置23,調(diào)整二氧化碳?xì)庠慈?口旋擰閥231、第三旋擰閥21處于開(kāi)啟狀態(tài)；設(shè)置恒溫水浴箱20,將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的溫度、壓力 調(diào)節(jié)為實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度壓力。
[0031] (2)、加入增粘劑
[0032] 開(kāi)啟增粘劑注入裝置，打開(kāi)增粘劑入口旋擰閥241，將增粘劑栗入超臨界二氧化碳 壓裂液粘度測(cè)量系統(tǒng)，增粘劑、二