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专利名称：一种压裂支撑剂耐酸测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对石油、天然气井压裂工艺所使用的压裂支撑剂进行耐酸测试的装置，属于支撑剂技术领域。
背景技术：
压裂支撑剂通常是具有一定粒度的石英砂或人造陶瓷颗粒。压裂支撑剂的作用是支撑充填在压裂岩层裂隙中，以防止裂隙因应力而闭合，目的是能够保持裂隙的导流能力，使油气顺利通过裂隙导入油气井中，因此支撑剂的性能好坏对于裂隙的导流能力有很大影响。目前所开采的油气井很多为非常规的酸性油气藏，压裂支撑剂需要长期处于酸性的地下岩层环境中，这就需要压裂支撑剂具有很好的耐酸性，因此在使用前通常都要对压裂支撑剂进行耐酸性考察。目前行业中普遍所采用的耐酸测试方法是首先将质量比为12:3的盐酸与氢氟酸混合配成[H+]为5mol/L的混合酸液，然后向混合酸液中加入5g支撑剂保持65°C浸泡0.5h之后，测定支撑剂的质量损失即酸溶解度值。但是，不同地区地下岩层的温度、压力和酸性环境差异较大，因此上述测试方法并不能够反应出压裂支撑剂在实际地下岩层环境中的耐酸性能。为解决上述问题，中国期刊《西安石油大学学报(自然科学版)》2006年11月第21卷第6期第78页公开了 H-1陶粒酸腐蚀后进行支撑缝长期导流能力测定的试验，试验首先将H-1陶粒置于高温和高闭合应力条件下长时间进行酸液浸泡，然后再模拟塔河油田奥陶系储层的油藏条件进行导流能力试验，以考察H-1陶粒在塔河油田奥陶系储层施工中的适应性。上述技术虽然给出了在高温、高闭合应力的条件下对压裂支撑剂进行酸腐蚀的方法，但却没有给出测试压裂支撑剂耐酸性的设备，这导致在模拟储层环境时无法对温度、压力进行有效地控制。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中没有给出模拟储层环境所使用的设备，容易导致所模拟的温度和压力无法得到有效控制，进而提出一种可以准确控制温度和压力以模拟地下岩层环境的压裂支撑剂耐酸测试装置。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种压裂支撑剂耐酸测试装置，包括酸预热器、测试器和压机；所述酸预热器上设置有进口和出口 ；所述测试器具有壳体和设置在所述壳体内两端开口的容料腔，在所述壳体上设置有进液口、出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述容料腔相连通；所述测试器还包括与所述容料腔相适配适于分别通过所述容料腔两端的开口插入所述容料腔内的第一压盖和第二压盖，所述第一压盖与第二压盖以及所述容料腔的内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂的空间；所述酸预热器的出口通过所述进液口与所述测试器的容料腔相连通；所述压机适于通过向所述第一压盖和第二压盖施压来向所述压裂支撑剂施加压力。[0007]所述第一压盖和第二压盖与所述容料腔的开口边缘密封连接。所述容料腔的顶端和底端开口，所述第一压盖通过所述容料腔顶端的开口插入其内部，所述第二压盖通过所述容料腔底端的开口插入其内部；所述第二压盖与所述容料腔底端的开口边缘密封连接。在所述第一压盖与第二压盖之间设置有双层夹料板，所述双层夹料板之间为容纳所述压裂支撑剂的空间。还包括带有第一阀体的储酸罐，所述储酸罐的出口与所述酸预热器的进口相连通，所述第一阀体设置在所述储酸罐的出口处。 还包括酸计量泵,所述酸计量泵的进口与所述储酸罐的出口相连通，所述酸计量泵的出口与所述酸预热器的进口相连通。还包括调节排放口，所述调节排放口设置在所述酸预热器与酸计量泵的连接通道上。还包括冷却器，所述冷却器的进口通过所述出液口与所述测试器的容料腔相连通，所述冷却器的出口与所述储酸罐的进口相连通。所述测试器上还设置有保温部件。所述测试器的进液口处还设置第二阀体，所述进液口和出液口设置在所述测试器的相对两侧壁上并靠近容纳所述压裂支撑剂的空间。本实用新型与现有技术方案相比具有以下有益效果:(I)本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置，包括酸预热器、测试器和压机；所述酸预热器上设置有进口和出口 ；所述测试器具有壳体和设置在所述壳体内两端开口的容料腔，在所述壳体上设置有进液口、出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述容料腔相连通；所述测试器还包括与所述容料腔相适配适于分别通过所述容料腔两端的开口插入所述容料腔内的第一压盖和第二压盖，所述第一压盖与第二压盖以及所述容料腔的内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂的空间；所述酸预热器的出口通过所述进液口与所述测试器的容料腔相连通；所述压机适于通过向所述第一压盖和第二压盖施压来向所述压裂支撑剂施加压力。现将第二压盖通过容料腔一端的开口插入容料腔内，将称量好的压裂支撑剂放入测试器的容料腔内并分散在第二压盖的表面上，将第一压盖插入所述容料腔内压在压裂支撑剂上，用压机在第一压盖和第二压盖处加载至所要模拟的地层闭合压力，稳定后连接管线，打开酸预热器加热酸液至所模拟的地层温度，然后将热酸液由所述酸预热器通过进液口导入所述容料腔中，开始模拟地层中酸性介质对支撑剂的冲刷。测试结束后，关闭预热器和压机，将酸液由出液口排出，拆卸掉压机、第一压盖和第二压盖，取出容料腔内剩余压裂支撑剂，经抽滤、干燥后称量压裂支撑剂的质量，由压裂支撑剂测试前后的质量差得到压裂支撑剂的在模拟地下岩层的高温、高压、酸性环境下的溶解度。避免了现有技术中没有相应的测试设备，无法准确控制模拟地下岩层环境的温度和压力的问题。(2)本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置，所述容料腔的顶端和底端开口，所述第一压盖通过所述容料腔顶端的开口插入其内部，所述第二压盖通过所述容料腔底端的开口插入其内部；所述第二压盖和第一压盖与所述容料腔的开口边缘密封连接。在容料腔的顶端和底端开口便于第一压盖和第二压盖的装配，装配时，只需先将第二压盖由容料腔底端的开口插入容料腔内，将压裂支撑剂放入容料腔内分布在第二压盖上，然后将第一压盖压在压裂支撑剂上即装配完成。第一压盖和第二压盖均与容料腔开口边缘密封连接，可以防止进入容料腔内的酸液由容料腔开口与第一压盖或第二压盖的连接处渗漏出去。(3)本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置，在所述第一压盖与第二压盖之间设置有双层夹料板，所述双层夹料板之间为容纳所述压裂支撑剂的空间。夹料板可以使压裂支撑剂沿其板面均匀分布，并且能够使分布开的压裂支撑剂受压均匀，从而能够使为了模拟地下岩层的高压环境而加载在压裂支撑剂上的压力得到准确的控制。(4)本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置，所述第一压盖、第二压盖与所述容料腔的开口边缘密封连接。这样可以为压裂支撑剂提供一个封闭的耐酸测试环境，避免外界环境的温度和压力的变化对测试造成影响。(5)本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置，还包括带有第一阀体的储酸罐，所述储酸罐的出口与所述酸预热器的进口相连通，所述第一阀体设置在所述储酸罐的出口处。还包括酸计量泵，所述酸计量泵的进口与所述储酸罐的出口相连通，所述酸计量泵的出口与所述酸预热器的进口相连通。还包括调节排放口，所述调节排放口设置在所述酸预热器与酸计量泵的连接通道上。还包括冷却器，所述冷却器的进口通过所述出液口与所述测试器的容料腔相连通，所述冷却器的出口与所述储酸罐的进口相连通。储酸罐通过酸计量泵向酸预热器提供酸液，酸液被加热后输送至测试器中，然后经冷却器冷却后又返回储酸罐中用于循环，调节排放口用于调节耐酸计量泵的流量。上述过程实现了酸液的循环利用，减少了酸液的浪费，保护了环境。

为了使本实用新型的内容更容易被理解，本实用新型结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容进行进一步的说明；图1为本实用新型所述压裂支撑剂耐酸测试装置的结构示意图；图2为本实用新型所述带有夹料板的压裂支撑剂耐酸测试装置的结构示意图；图3为本实用新型所述带有夹料板和储酸罐的压裂支撑剂耐酸测试装置的结构示意图；图4为本实用新型所述带有夹料板、储酸罐、酸计量泵和调节排放口的压裂支撑剂耐酸测试装置的结构示意图；图5为本实用新型所述带有夹料板、储酸罐、酸计量泵、调节排放口和冷却器的压裂支撑剂耐酸测试装置的结构示意图；其中附图标记为:1-酸预热器，2-测试器，3-压机，4-容料腔，5-进液口，6_出液口，7-第一压盖，8-第二压盖，9-压裂支撑剂，10-夹料板，11-储酸罐，12-第一阀体，13-酸计量泵，14-调节排放口，15-冷却器，16-保温部件，17-第二阀体。
具体实施方式
本实用新型所述的压裂支撑剂耐酸测试装置如图1所示，包括酸预热器1、测试器
2和压机3，所述酸预热器I上设置有进口和出口 ；所述酸预热器I进口和出口的位置可根据实际需要进行任意选择，所述压机3为市售的压力机、液压机和油压机等可施加压力的机械；所述测试器2具有壳体和设置在所述壳体内两端开口的容料腔4，在所述壳体上设置有进液口 5、出液口 6，所述进液口 5和出液口 6分别与所述容料腔4相连通；所述进液口 5和出液口 6的设置位置可根据实际需要进行任意选择，在本实施例中，所述进液口 5和出液口 6设置在所述测试器2的相对两侧壁上且靠近容纳所述压裂支撑剂9的空间；进一步地，为了控制将酸液输送进测试器2的容料腔4内，所述测试器2的进液口 5处还设置有第二阀体17 ；所述测试器2还包括与所述容料腔4相适配适于分别通过所述容料腔4两端的开口插入所述容料腔4内的第一压盖7和第二压盖8，所述第一压盖7与第二压盖8以及所述容料腔4的内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂9的空间；所述容料腔4的数量和开口的位置可根据实际需要进行选择，在本实施例中，所述容料腔4为一个，所述容料腔4的顶端和底端开口，所述第一压盖7通过所述容料腔4顶端的开口插入其内部，所述第二压盖8通过所述容料腔4底端的开口插入其内部；所述第一压盖7和第二压盖8的形状和设置方式可根据实际需要进行任意选择，在本实施例中，所述第一压盖7和第二压盖8均为T形，所述第一压盖7上端面的两边恰好卡定在所述容料腔4顶端开口的边缘处，所述第二压盖8下端面的两边恰好卡定在所述容料腔4底端开口的边缘处，所述第一压盖7的下端面与所述第二压盖8的上端面相平行；所述第一压盖7和第二压盖8与容料腔4的开口边缘相连接，在本实施例中，为了避免酸液由第一压盖7或第二压盖8与容料腔4的连接处泄漏出去，所述第一压盖7和第二压盖8与所述容料腔4的开口边缘均为密封连接；所述酸预热器I的出口通过所述进液口 5与所述测试器2的容料腔4相连通，在本实施例中，为了便于酸预热器I中的酸液流向测试器2，所述酸预热器I位于所述测试器2的上方；所述压机3适于通过向所述第一压盖7和第二压盖8施压来向所述压裂支撑剂9施加压力；在本实施例中，所述压机3向所述第一压盖7的上端面和第二压盖8的下端面施加压力。在此基础上，为了使容料腔4内的压裂支撑剂9能够均匀受压，作为可变化的实施方式，如图2所示，在所述第一压盖7与第二压盖8之间设置有双层夹料板10，所述双层夹料板10之间为容纳所述压裂支撑剂9的空间；所述压机3通过第一压盖7、第二压盖8和双层夹料板10向所述压裂支撑剂9加压。进一步地，如图3所示，还包括带有第一阀体12的储酸罐11，所述储酸罐11的出口与所述酸预热器I的进口相连通，所述第一阀体12设置在所述储酸罐11的出口处，在本实施例中，为了使酸液能够由储酸罐11流向酸预热器I，继而再流向测试器2，所述储酸罐11位于酸预热器I的上方，所述酸预热器I位于所述测试器2的上方。在上述基础上，为了使得储酸罐11中的酸液以一定流速输送入酸预热器I中，继而为酸液的循环流动提供动力，如图4所示,还包括酸计量泵13,所述酸计量泵13的进口与所述储酸罐11的出口相连通，所述酸计量泵13的出口与所述酸预热器I的进口相连通。进一步地，为了调节酸液的流速，还包括调节排放口 14，所述调节排放口 14设置在所述酸预热器I与酸计量泵13的连接通道上。在上述实施例的基础上，为了回收使用过的酸液，作为改进的实施方式，还包括冷却器15，所述冷却器15的进口通过所述出液口 6与所述测试器2的容料腔4相连通，所述冷却器15的出口与所述储酸罐11的进口相连通；进一步地，所述测试器2上还设置有保温部件16，见图5。上述酸预热器1、测试器2、容料腔4、第一压盖7、第二压盖8、双层夹料板10、储酸罐11、第一阀体12、酸计量泵13、冷却器15、第二阀体17和酸液流动通过的管线均由耐酸性材料制成。上述实施例中，加压后所述容料腔4中压裂支撑剂8的高度优选为5_20mm，酸液的流量优选为0.5_30ml/min。上述测试系统的使用步骤如下:(I)先将第二压盖8由容料腔4底端的开口插入容料腔4内并与容料腔4底端开口的边缘密封连接，在容料腔4内的第二压盖8上放置一层夹料板10，将质量为m的压裂支撑剂9均匀铺置在容料腔4内的夹料板10上，用另一层夹料板10盖在其上并将第一压盖7插入所述容料腔4内、压在该层夹料板10上，同时使第一压盖7与容料腔4顶端开口的边缘密封连接，用所述压机3通过所述第一压盖7、第二压盖8和双层夹料板10给所述压裂支撑剂9加载所模拟的压力，压力稳定后连接好管线；打开第一阀体12，调节酸计量泵13，使储酸罐11中的酸液连续导入酸预热器I中加热至所模拟的温度。(2)打开第二阀体17，使热酸液连续不断由酸预热器I通过进液口 5导入所述容料腔4中，开始测试，保温部件16用于保持酸液的温度；在测试过程中，酸液由出液口 6输送至冷却器15中冷却，之后导入所述储酸罐11中供循环使用。(3)测试结束时，关掉第一阀体12、第二阀体17和压机3，待容料腔4内的酸液排净后，拆卸掉压机3、第一压盖7、第二压盖8和夹料板10，称量容料腔4内经抽滤、干燥后的剩余压裂支撑剂9的质量Hi1, U-Hi1Vm值即为压裂支撑剂9在模拟地下岩层的高温高压酸性环境下的酸溶解度。虽然本实用新型已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本实用新型所要保护的范围。
权利要求1.一种压裂支撑剂耐酸测试装置，其特征在于，包括 酸预热器(I)、测试器(2 )和压机(3 ); 所述酸预热器(I)上设置有进口和出口 ； 所述测试器(2)具有壳体和设置在所述壳体内两端开口的容料腔(4)，在所述壳体上设置有进液口( 5 )、出液口( 6 )，所述进液口( 5 )和所述出液口( 6 )分别与所述容料腔(4 )相连通；所述测试器(2)还包括与所述容料腔(4)相适配适于分别通过所述容料腔(4)两端的开口插入所述容料腔(4)内的第一压盖(7)和第二压盖(8)，所述第一压盖(7)与第二压盖(8)以及所述容料腔(4)的内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂(9)的空间； 所述酸预热器(I)的出口通过所述进液口( 5 )与所述测试器(2 )的容料腔(4 )相连通； 所述压机(3)适于通过向所述第一压盖(7)和第二压盖(8)施压来向所述压裂支撑剂(9)施加压力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一压盖(7)和第二压盖(8)与所述容料腔(4)的开口边缘密封连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述容料腔(4)的顶端和底端开口，所述第一压盖(7 )通过所述容料腔(4 )顶端的开口插入其内部，所述第二压盖(8 )通过所述容料腔(4)底端的开口插入其内部。
4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，在所述第一压盖(7)与第二压盖(8)之间设置有双层夹料板(10)，所述双层夹料板(10)之间为容纳所述压裂支撑剂(9)的空间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括带有第一阀体(12)的储酸罐(11)，所述储酸罐(11)的出口与所述酸预热器(I)的进口相连通，所述第一阀体(12 )设置在所述储酸罐(11)的出口处。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括酸计量泵(13)，所述酸计量泵(13)的进口与所述储酸罐(11)的出口相连通，所述酸计量泵(13 )的出口与所述酸预热器(I)的进口相连通。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括调节排放口(14)，所述调节排放口(14)设置在所述酸预热器(I)与酸计量泵(13)的连接通道上。
8.根据权利要求5或6或7所述的装置，其特征在于，还包括冷却器(15)，所述冷却器(15)的进口通过所述出液口(6)与所述测试器(2)的容料腔(4)相连通，所述冷却器(15)的出口与所述储酸罐(11)的进口相连通。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测试器(2)上还设置有保温部件(16)。
10.根据权利要求1或2或3或5或6或7或9所述的装置，其特征在于，所述测试器(2)的进液口(5)处还设置第二阀体(17)，所述进液口(5)和出液口(6)设置在所述测试器(2)的相对两侧壁上并靠近容纳所述压裂支撑剂(9)的空间。
专利摘要本实用新型涉及一种压裂支撑剂耐酸测试装置，包括酸预热器、测试器、压机、储酸罐、酸计量泵和冷却器；测试器的壳体内设有两端开口的容料腔，壳体上设置有与容料腔相连通的进液口、出液口；测试器还包括适于插入容料腔内的第一压盖和第二压盖，第一压盖、第二压盖与容料腔的内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂的空间，第一压盖和第二压盖之间设置有双层夹料板；压机适于通过第一压盖和第二压盖向压裂支撑剂施加压力。储酸罐的酸液通过酸计量泵泵入酸预热器中加热后，通过进液口进入容料腔内用于进行耐酸性测试，使用后的酸液经冷却器降温后回到储酸罐供循环利用。本装置可用于测试压裂支撑剂在模拟地下岩层高温高压的酸性环境下进行耐酸性测试。
文档编号G01N17/00GK203011808SQ20122056634
公开日2013年6月19日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者秦升益, 钟毓娟, 胡宝苓, 许智超, 王光 申请人:北京仁创科技集团有限公司