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一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及石油壓裂支撐劑性能評價(jià)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置的輸送管路用于將攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到?jīng)_蝕單元，其進(jìn)液端與攪拌單元連接、噴液端與沖蝕單元的標(biāo)靶對應(yīng)設(shè)置，且標(biāo)靶與噴液端的夾角可調(diào)節(jié)，在輸送管路上設(shè)有第一泵體，第一泵體與噴液端之間的管道為透明管道，在透明管道上設(shè)有第一彎頭及流量計(jì)，噴液端還連接有可拆卸的變徑?？蓪Σ煌闹蝿┻M(jìn)行評價(jià)對比，可進(jìn)行不同壓裂液、不同支撐劑，不同砂比、不同沖蝕時(shí)間、不同沖蝕速度、不同沖蝕角度等多因素對支撐劑進(jìn)行低摩阻性能的評價(jià)測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動(dòng)態(tài)懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
【專利說明】一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油壓裂支撐劑性能評價(jià)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種對石油油井壓裂工藝所使用的支撐劑的低摩阻性能進(jìn)行檢測的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，可以對支撐劑泵入過程時(shí)的管路沖蝕情況及自身沖蝕破碎率等性能進(jìn)行檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的低摩阻通常是認(rèn)為壓裂液起主要作用，且建有相應(yīng)的壓裂液低摩阻評價(jià)裝置。但樹脂覆膜支撐劑的應(yīng)用表明，其在降低石油高壓管匯的磨損、保持較低的注入裂縫時(shí)的破碎率方面有著明顯優(yōu)勢；樹脂覆膜作為降低摩阻的一種手段已廣被油田行業(yè)認(rèn)可。
[0003]在實(shí)際的油氣田生產(chǎn)中，壓裂車組以極高的速度將支撐劑和壓裂液混合物經(jīng)管道注入地層，高壓曲折的管路中支撐劑對管路的磨損很大，而支撐劑本身的破碎率也大大提高；特別是近年來，水平井、大位移井等的應(yīng)用發(fā)展，支撐劑對管匯的沖蝕現(xiàn)象已十分突出，因而對支撐劑低摩阻的性能要求越來越高。
[0004]具有低摩阻性能的支撐劑，一方面可以降低其在泵入過程中對管道的沖蝕磨損，另一方面也可以保持較低的進(jìn)入裂縫的支撐劑破碎率，起到真正支撐地層的效果。遺憾的是，至今為止，尚未存在相應(yīng)的專門針對支撐劑的低摩阻性能進(jìn)行檢測的設(shè)備及方法；而行標(biāo)SY/T5108-2006中關(guān)于破碎率的測試也僅僅模擬支撐劑進(jìn)入地層后承受閉合壓力時(shí)的破碎情況，對支撐劑從混砂車泵入地層裂縫期間可能造成的破碎并未考慮。
[0005]因此，針對以上不足，本實(shí)用新型提供了一種對石油油井壓裂工藝所使用的支撐劑的低摩阻性能進(jìn)行檢測的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一)要解決的技術(shù)問題
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)在技術(shù)中沒有專門針對支撐劑的低摩阻性能進(jìn)行檢測的設(shè)備；關(guān)于破碎率的測試也僅僅是模擬支撐劑進(jìn)入地層后承受閉合壓力時(shí)的破碎情況，對支撐劑從混砂車泵入地層裂縫期間可能造成的破碎并未考慮的問題。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，該沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0010]攪拌單元，用于存儲(chǔ)和攪拌壓裂液和支撐劑；
[0011]沖蝕單元，包括標(biāo)靶及沖蝕槽，所述標(biāo)靶位于沖蝕槽的內(nèi)部；
[0012]循環(huán)單元，包括輸送管路，所述輸送管路用于將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述沖蝕單元，其進(jìn)液端與攪拌單元連接、噴液端與沖蝕單元的標(biāo)靶對應(yīng)設(shè)置，且標(biāo)靶與噴液端的夾角可調(diào)節(jié)，在所述輸送管路上設(shè)有第一泵體，所述第一泵體與噴液端之間的管道為透明管道，在所述透明管道上設(shè)有第一彎頭及流量計(jì)，所述噴液端還連接有可拆卸的變徑。[0013]進(jìn)一步地，所述循環(huán)單元還包括回收管路，所述回收管路用于將所述沖蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設(shè)有第二泵體。
[0014]進(jìn)一步地，在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設(shè)有第二彎頭。
[0015]進(jìn)一步地，所述攪拌單元包括攪拌器、攪拌桿及儲(chǔ)液槽，所述攪拌器位于儲(chǔ)液槽的上方，所述攪拌桿位于儲(chǔ)液槽內(nèi)、且攪拌桿上還設(shè)有攪拌葉片，所述攪拌器與攪拌桿的一端連接。
[0016]進(jìn)一步地，在所述攪拌桿的另一端還連接有扶正器。
[0017]進(jìn)一步地，所述沖蝕槽為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個(gè)側(cè)板上同軸設(shè)置有孔，通過所述孔安裝有角度調(diào)節(jié)器。
[0018]進(jìn)一步地，所述角度調(diào)節(jié)器包括角度調(diào)節(jié)軸及調(diào)節(jié)齒輪，所述角度調(diào)節(jié)軸穿設(shè)于所述沖蝕槽上相對的兩個(gè)側(cè)板同軸設(shè)置的孔中，在所述角度調(diào)節(jié)軸的一端且位于沖蝕槽的外部固定連接有調(diào)節(jié)齒輪，所述調(diào)節(jié)齒輪通過卡塊固定，所述標(biāo)靶固定于所述角度調(diào)節(jié)軸的中部。
[0019](三)有益效果
[0020]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):通過本實(shí)用新型的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，可以考察支撐劑經(jīng)高壓管匯沖蝕后破碎率的變化，管路的磨損情況等，可對陶粒、石英砂和樹脂覆膜砂等不同的支撐劑進(jìn)行評價(jià)對比，可進(jìn)行不同壓裂液、不同類型支撐劑，不同砂比、不同沖蝕時(shí)間、不同沖蝕速度、不同沖蝕角度等多因素對支撐劑進(jìn)行低摩阻性能的評價(jià)測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動(dòng)態(tài)懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置的主視圖；
[0022]圖2是圖1中A-A的剖視圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例角度調(diào)節(jié)器的示意圖。
[0024]圖中:101:攪拌器；102:攪拌桿；103:扶正器；21:進(jìn)液端；22:噴液端；201:第一泵體；202:第二泵體；203:儲(chǔ)液槽；204:緩沖槽；205:第一管道；206:第二管道；207:第一彎頭；208:第二彎頭；301:沖蝕槽；302:角度調(diào)節(jié)器；3021:角度調(diào)節(jié)軸；3022:調(diào)節(jié)齒輪；3023:卡塊；303:標(biāo)靶；304:變徑；401:流量計(jì)；403:第一閥門；404:第二閥門；405:排液□。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]如圖1-3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，該沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置包括攪拌單元、沖蝕單元及循環(huán)單元。
[0027]所述攪拌單元用于存儲(chǔ)和攪拌壓裂液和支撐劑，其包括攪拌器101、攪拌桿102及儲(chǔ)液槽203，所述攪拌器101位于儲(chǔ)液槽203的上方，所述攪拌桿102位于儲(chǔ)液槽203內(nèi)、且攪拌桿102上還設(shè)有攪拌葉片，攪拌桿102的一端與攪拌器101連接、另一端還連接有扶正器103。優(yōu)選地，所述攪拌器101為電機(jī)，可根據(jù)含沙量、液體性質(zhì)及攪拌效果等選用不同的類型。在攪拌桿102的另一端設(shè)有扶正器103，保證了攪拌桿102的豎直運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)離心等現(xiàn)象。根據(jù)需要也可以調(diào)節(jié)攪拌器的攪拌速度。
[0028]在攪拌單元的儲(chǔ)液槽203底部還設(shè)有排液口 405及第二閥門404，通過排液口 405可以排空儲(chǔ)液槽203中的液體及砂樣，也可用于取樣，第二閥門404用于控制排液口 405，可用球閥或其他閥門實(shí)現(xiàn)。
[0029]沖蝕單元用于支撐劑噴射時(shí)的沖蝕評價(jià)，包括標(biāo)靶303、角度調(diào)節(jié)器302及沖蝕槽301，沖蝕槽301模擬噴砂口出液的空間，起到防止液體飛濺、收集液體等作用，在沖蝕槽301的下方對應(yīng)設(shè)置有緩沖槽204，用于盛接沖蝕標(biāo)靶301后的液體和砂，具有存儲(chǔ)和緩沖作用。所述沖蝕槽301為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個(gè)側(cè)板上同軸設(shè)置有孔，通過所述孔安裝有角度調(diào)節(jié)器302 ;所述角度調(diào)節(jié)器302包括角度調(diào)節(jié)軸3021及調(diào)節(jié)齒輪3022，所述角度調(diào)節(jié)軸3021穿設(shè)于所述沖蝕槽301上相對的兩個(gè)側(cè)板同軸設(shè)置的孔中，在所述角度調(diào)節(jié)軸3021的一端且位于沖蝕槽301的外部固定連接有調(diào)節(jié)齒輪3022，所述調(diào)節(jié)齒輪3022通過卡塊3023固定，所述標(biāo)靶303固定于所述角度調(diào)節(jié)軸3021的中部且位于沖蝕槽301的內(nèi)部。當(dāng)需要調(diào)節(jié)標(biāo)靶303的角度時(shí)，可以通過手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪3022，轉(zhuǎn)到所需的角度后通過卡塊3023將調(diào)節(jié)齒輪3022卡死。
[0030]需要說明的是，角度調(diào)節(jié)器并不限于使用調(diào)節(jié)齒輪及卡塊，任何可以將角度調(diào)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并定位的零部件均可適用，例如可以使用變速箱與角度調(diào)節(jié)軸固定來調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0031]循環(huán)單元保證流體在高速流動(dòng)下的循環(huán)狀態(tài)，減少用液量，包括輸送管路及回收管路。
[0032]所述輸送管路用于將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述沖蝕單元，輸送管路的進(jìn)液端21與攪拌單元的儲(chǔ)液槽203連接、噴液端22與沖蝕單元的標(biāo)靶303對應(yīng)設(shè)置，標(biāo)靶303為介質(zhì)沖蝕的對象，可由多種材質(zhì)制得，獲取對比數(shù)據(jù)；從輸送管路的噴液端22噴出的液體噴到標(biāo)靶303上，這樣通過測定標(biāo)靶303的情況即可對支撐劑進(jìn)行低摩阻性能的評價(jià)測試。而標(biāo)靶303的角度可以調(diào)節(jié)，測定不同沖蝕角度對支撐劑低摩阻性能的評價(jià)測試。
[0033]在所述輸送管路上設(shè)有第一泵體201，第一泵體201用于將儲(chǔ)液槽203中的液體泵入管路，是實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力裝置。在進(jìn)液端21與第一泵體201之間還設(shè)有第一閥門403，通過第一閥門403可以調(diào)節(jié)輸送管路的流量，控制液體循環(huán)，可用球閥或其他閥門實(shí)現(xiàn)，在第一泵體201與噴液端22之間還設(shè)有第一彎頭207，第一彎頭207用于模擬實(shí)際管匯的彎曲，數(shù)量和角度均可調(diào)，本實(shí)施例中的第一彎頭207的數(shù)量為I個(gè)，角度為60°。第一彎頭207與第一泵體201之間的管道為第一管道205、第一彎頭207與噴液端22之間的管道為第二管道206，所述第一管道205及第二管道206均為透明且耐壓管道，通過透明耐壓管道可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動(dòng)態(tài)懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。在第一彎頭207的前后均設(shè)有一個(gè)流量計(jì)401，分別測量液體通過第一彎頭207前、后的流量(流速)，計(jì)算能量、動(dòng)量損失；所述噴液端22還連接有可拆卸的變徑304，變徑304模擬實(shí)際噴砂口，也可作為調(diào)節(jié)流速的方式之一。
[0034]所述回收管路用于將所述沖蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設(shè)有第二泵體202，第二泵體202用于將緩沖槽204中的存液泵入儲(chǔ)液槽203中，實(shí)現(xiàn)液體的循環(huán)。在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設(shè)有第二彎頭208，第二彎頭208用于改變返回液體的流向，降低氣泡沖蝕的可能，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)對比。
[0035]需要說明的是，由于攜帶支撐劑的流體對所經(jīng)管路均有不同程度的沖蝕作用，因此對支撐劑低摩阻的評價(jià)并不單單局限于沖蝕單元(標(biāo)靶)，在其它單元中也有相應(yīng)體現(xiàn)(如循環(huán)單元)。
[0036]本裝置的工作過程為:將一定量的支撐劑和壓裂液(清水、滑溜水或凍膠)倒入儲(chǔ)液槽203，經(jīng)攪拌單元混合均勻，后經(jīng)第一泵體201依次進(jìn)入第一管道205、第一彎頭7、流量計(jì)401、第二管道206及變徑304，之后經(jīng)過變徑304從第二管道206出來，直接沖擊沖擊槽301里面的標(biāo)靶303，沖蝕后的混合液體會(huì)順著沖蝕槽301流到緩沖槽204，然后再由回收管路上的第二泵體202抽回到儲(chǔ)液槽203里面進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。
[0037]試驗(yàn)完成，或需更換沖蝕介質(zhì)(壓裂液或支撐劑)，或?qū)χ蝿┻M(jìn)行取樣時(shí)，由排液口 405及第二閥門404完成排液或取樣。
[0038]試驗(yàn)過程中，可根據(jù)需要按設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方式進(jìn)行部分、或全部地考察、記錄、分析。
[0039]綜上所述，通過本實(shí)用新型的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，可以考察支撐劑經(jīng)高壓管匯沖蝕后破碎率的變化，管路的磨損情況等，可對陶粒、石英砂和樹脂覆膜砂等不同的支撐劑進(jìn)行評價(jià)對比，可進(jìn)行不同壓裂液、不同類型支撐劑，不同砂比、不同沖蝕時(shí)間、不同沖蝕速度、不同沖蝕角度等多因素對支撐劑進(jìn)行低摩阻性能的評價(jià)測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動(dòng)態(tài)懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
[0040]以上所述僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括: 攪拌單元，用于存儲(chǔ)和攪拌壓裂液和支撐劑； 沖蝕單元，包括標(biāo)靶(303)及沖蝕槽(301)，所述標(biāo)靶(303)位于沖蝕槽(301)的內(nèi)部； 循環(huán)單元，包括輸送管路，所述輸送管路用于將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述沖蝕單元，其進(jìn)液端(21)與攪拌單元連接、噴液端(22)與沖蝕單元的標(biāo)靶(303)對應(yīng)設(shè)置，且標(biāo)靶(303)與噴液端(22)的夾角可調(diào)節(jié)，在所述輸送管路上設(shè)有第一泵體(201)，所述第一泵體(201)與噴液端(22)之間的管道為透明管道，在所述透明管道上設(shè)有第一彎頭(207 )及流量計(jì)(401)，所述噴液端(22 )還連接有可拆卸的變徑(304 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述循環(huán)單元還包括回收管路，所述回收管路用于將所述沖蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設(shè)有第二泵體(202 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設(shè)有第二彎頭(208 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述攪拌單元包括攪拌器(101)、攪拌桿(102)及儲(chǔ)液槽(203)，所述攪拌器(101)位于儲(chǔ)液槽(203)的上方，所述攪拌桿(102)位于儲(chǔ)液槽(203)內(nèi)、且攪拌桿(102)上還設(shè)有攪拌葉片，所述攪拌器(101)與攪拌桿(102)的一端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在所述攪拌桿(102)的另一端還連接有扶正器(103)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述沖蝕槽(301)為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個(gè)側(cè)板上同軸設(shè)置有孔，通過所述孔安裝有角度調(diào)節(jié)器(302)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述角度調(diào)節(jié)器(302)包括角度調(diào)節(jié)軸(3021)及調(diào)節(jié)齒輪(3022)，所述角度調(diào)節(jié)軸(3021)穿設(shè)于所述沖蝕槽(301)上相對的兩個(gè)側(cè)板同軸設(shè)置的孔中，在所述角度調(diào)節(jié)軸(3021)的一端且位于沖蝕槽(301)的外部固定連接有調(diào)節(jié)齒輪(3022 )，所述調(diào)節(jié)齒輪(3022 )通過卡塊(3023 )固定，所述標(biāo)靶(303 )固定于所述角度調(diào)節(jié)軸(3021)的中部。
【文檔編號(hào)】G01N19/02GK203432898SQ201320396970
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】秦升益, 許智超, 王中學(xué), 李闊, 胡寶苓 申請人:北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司