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专利名称：用于检测支撑剂阻液高度的测试仪及其测试方法
技术领域：
本发明涉及支撑剂的阻液性能测试设备及其方法，具体涉及一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪及其测试方法。
背景技术：
在油气井的开发过程中，由于地层压力的不断下降，导致边水推进和底水上升，力口之压裂、酸化、注水等增产增注作业,造成油气井的油气含水率升高,甚至达到90%以上，这不仅使开采效率下降，同时使油气田污水处理量急剧上升，消耗大量的人力、物力。具有选择性阻液性能的支撑剂是压裂过程中注入地层、用于支撑裂缝、提高裂缝导流能力的一种具有阻水特性的材料，可以明显降低油气井的出水率，提高油气产量。阻液性能是指支撑剂在常压堆积时阻碍液体通过的能力，可以用阻碍液体柱产生的压强，即阻液高度，来表示。石油天然气行业标准及中石油、中石化等大型企业的企业标准中没有统一规定支撑剂之阻液性能的测试指标、仪器、方法等。中国专利文献CN201697857U公开了一种用于压裂支撑剂的检测装置，包括导流器，该导流器包括壳体和移动压板，壳体内限定有用于容纳压裂支撑剂的容腔，壳体上设置入口和出口，移动压板能够做线性移动；至少第一液体供给装置和第二液体供给装置通过阀门与所述入口连接，该阀门可选择地控制第一液体供给装置和第二液体供给装置中的一个与入口相通；流量计量装置，用于测量从出口流出的液体的流量；和控制器，该控制器与第一液体供给装置、第二液体供给装置和流量计量装置电连接。该现有技术中的检测装置，流量计量装置检测能够通过容腔的液体的流量，以此来评价支撑剂对水和油品的渗透能力。一定时间内，流量越大，说明支撑剂的渗透能力越差，反之，支撑剂的渗透能力越好；流量越少，阻液高度值越大，说明支撑剂的阻液性能越好，反之，说明支撑剂的阻液性能越差。上述检测装置部分模拟地层条件，但是过程繁琐，检测时间较长，不适合生产检测的需要，而且不同支撑剂在常压下的阻液高度反映出的阻液性能的好坏与在闭合压力下的阻液高度反映出的阻液性能好坏一致，即在常压下阻液高度值高的支撑剂在闭合压力下的阻液高度值也相对高。另外，上述检测装置仅从渗透过支撑剂的测试液体流量角度评价了支撑剂的阻液性能，未提及阻液高度及其测量装置，结果不够直观。

发明内容
为此，本发明所要解决的是现有技术对支撑剂的阻液性能需要模拟地层条件带来的设备复杂和测试过程繁琐的技术问题，提供一种用于检测支撑剂阻液性能的测试仪及其测试方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪，包括:测量装置，包括用于盛放待测支撑剂的装料部和位于所述装料部上方用于容置测试液体的装液部，所述装液部与外界导通，所述装液部采用疏水材质制造；
液位感应器，用于埋在所述待测支撑剂中距离上表面附近位置处；处理器，与所述液位感应器相连，用于接收所述液位感应器发出的信号，在所述液位感应器感应到有测试液体时获取装液部容置的测试液体的高度即为阻液高度。作为一种可实施方式，所述测试仪还包括进液装置，所述进液装置设置有阀门和出液管，其中，所述阀门与所述处理器连接，处理器控制阀门打开和关断；所述出液管的出液端伸入到所述装料部的顶部附近。作为一种可实施方式，所述进液装置还包括恒流泵，用于将所述测试液体泵入所述测量装置，所述恒流泵的泵入速度为60-80ml/min。作为一种可实施方式，所述测量装置为带有高度刻度的透明定制量筒。作为一种可实施方式，还包括使用时置于所述装料部中所述待测支撑剂上面用于稳流的滤纸。基于同一发明构思，本发明还提供一种上述的测试仪实现的测试方法，包括如下步骤:S1:将待测支撑剂置入所述装料部内，并将所述待测支撑剂的上表面处理平整，将液位感应器埋入所述待测支撑剂中距离上表面附近预设位置处，将所述液位感应器与处理器相连；S2:将测试液体注入所述装液部；所述处理器接收所述液位感应器的信号，并在所述液位感应器感应到测试液体时，停止向所述装液部注测试液体；S3:测量此时所述装液部容置的测试液体的高度，所述高度即为阻液高度。作为一种可实施方式，在所述步骤S2中，将测试液体在不破坏所述待测支撑剂上表面的前提下注入所述装液部。作为一种可实施方式，在所述步骤S2中，所述进液装置通过恒流泵将测试液体泵入所述测量装置，所述恒流泵的泵入速度为60-80ml/min。作为一种可实施方式，在所述步骤SI中，还包括在所述待测支撑剂的上表面覆盖滤纸的步骤。作为一种可实施方式，在所述步骤SI之前，还包括对所述待测支撑剂进行烘干并冷却至室温的步骤。作为一种可实施方式，五次以上重复步骤SI至步骤S3，，分别获得五个以上阻液高度值，舍弃明显偏离真实值的个别数据点，并求出其余阻液高度值的平均值作为最终阻液高度。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:本发明的用于检测支撑剂阻液高度的测试仪及其测试方法包括测量装置、液位感应器和处理器，将待测支撑剂置入测量装置，当将测试液体注入测量装置时，获取测量装置中进入测试液体的最高液位，即为阻液高度。本发明无需模拟地层条件，可以在常压状态下完成，测试用设备少，测试过程简单，直观地测试出测试液体通过预定充填厚度的待测支撑剂的阻液高度这一阻液性能指标，以此作为参照，可以方便、直观、准确地评估支撑剂的阻液性能；不同类型的支撑剂采用本发明的测试仪和待测测试液体，并保证测试液体所渗透的支撑剂的充填厚度相同，即可得出不同支撑剂的阻液高度，阻液高度值越大，表明阻液性能越好，阻液高度值越�。�表明阻液性能越差。
本发明通过将进液装置出液管的出液端伸入到装料部附近，使得出液端的流出测试液体的速度和到达支撑剂表面的测试液体速度相同，避免出液端过高带给支撑剂过大的冲击。通过设置恒流泵，在实现自动进液的同时，还提供稳定的测试液体流速，避免流速变化冲散支撑剂，保证测量结果准确。通过设置滤纸可以过滤测试液体中的不溶性杂质，同时分散测试液体，起到稳流作用，避免将支撑剂冲散，影响检测结果。在检测前将待测支撑剂烘干，避免待测支撑剂本身因为潮湿而影响阻液性能。经过多次检测，获取多个阻液高度值，舍弃明显偏离真实值的个别数据点，对其余数据计算出阻液高度的平均值，避免因为操作原因引起测量结果误差过大。


为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中:图1为本发明实施例一的用于检测待测支撑剂阻液高度的测试仪的结构示意图；图2为本发明实施例二的用于检测待测支撑剂阻液高度的测试仪的结构示意图。图中附图标记表示为:101-第一储液箱，102-恒流泵，103-上定制量筒，104-第一处理器，105-出液口，106-测温计，107-液位指示器，108-通气孔，109-第一液位感应器，110-下定制量筒，201-一体式定制量筒，202-第二液位感应器，203-第二处理器，204-出液管，205-第二储液箱，206-阀门。
具体实施例方式实施例一，参见图1，本发明的一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪，所述测试仪包括:第一储液箱101,所述第一储液箱101内部设置有用于测量所述第一储液箱101内测试液体的温度的测温计106 ;所述第一储液箱101外部设置有用于显示所述第一储液箱101内液位的液位指示器107。在第一储液箱101内设置测温计106可以获取测试液体的温度，以便测得支撑剂对不同温度的测试液体的阻液性能；设置液位指示器107，可以显示第一储液箱101内的液位高度，以便适时调整第一储液箱101内液位高度，避免液位过高测试液体溢出或液位过低使气体泵入测量装置。进液装置，所述进液装置设置有阀门、出液管和恒流泵102 ;所述出液管的出液端伸入到所述装料部的顶部附近。进液装置的进液口与所述第一储液箱101的出液口 105相连。所述恒流泵102用于将所述测试液体泵入测量装置，所述恒流泵102的泵入速度为60-80ml/min。通过设置恒流泵102，在实现自动进液的同时还提供了平稳的液流，避免液流速忽快忽慢，冲散支撑剂，造成测量结果不准确。但是本发明不限于使用恒流泵102，其他能够实现控制测试液体流速的装置也可以适用。测量装置，装液部包括用于盛放待测支撑剂的装料部和位于所述装料部上方用于容置测试液体的装液部，所述装液部与外界导通，所述装液部采用疏水材质制造；本实施例中，所述装料部和装液部分别采用两个透明定制量筒:上定制量筒103和下定制量筒110，所述上定制量筒103和所述下定制量筒110的外壁上均有高度刻度，所述上定制量筒103作为装液部，所述下定制量筒110作为装料部，所述下定制量筒110采用普通疏水材质，以避免测试液体流入时液流沿下定制量筒110侧壁流下，影响检测结果。其中，所述上定制量筒103两端开口，所述下定制量筒110 —端开口，另一端具有密封底座，所述上定制量筒103和所述下定制量筒110开口端上下相对设置，所述上定制量筒103和所述下定制量筒110之间相接的外壁上设置有卡槽和封扣，并且由弹性密封圈密封，避免注入测试液体时，测试液体由此处流出，影响测量结果；所述进液装置的出液管由上定制量筒103顶部伸入，且由橡胶塞固定，以避免在测试液体流动时，出液管晃动，流速变化，冲击支撑剂，影响测试结果。所述上定制量筒103的顶部即橡胶塞上还设置有通气孔108，以便于与大气导通，保证测试在常压下进行。在本实施例中，所述上定制量筒103和下定制量筒110内径均为50mm,且下定制量筒110的高度为150mm,便于保证多次检测时测试液体流过的支撑剂充填厚度相同。第一液位感应器109，用于埋在所述待测支撑剂中距离上表面2mm位置处，且全部埋在所述待测支撑剂中未露出；第一处理器104，与所述第一液位感应器109相连，用于接收所述第一液位感应器109发出的信号，在所述第一液位感应器109感应到有测试液体时获取装液部容置的测试液体高度即为阻液高度。滤纸，使用时置于所述装料部中所述待测支撑剂上表面，用于稳流，主要通过将测试液体分散到所述待测支撑剂更大面积上，起到稳流作用，避免测试液体仅作用于很小面积的支撑上而将支撑剂冲散，保证检测条件和检测结构的准确性；还可以过滤测试液体中的不溶性杂质。作为本发明上述实施例的一种变形，所述储液箱采用透明材料制造，并在外壁上刻有刻度，取消液位指示器的设置。作为上述实施例的变形，所述下定制量筒110的底座为筛网式底座，保证装料部的气压为一个大气压，更方便实施；上述实施例中所述下定制量筒110具有不透气的底座，在测试时测试液体从表面浸入时会挤压所述待测支撑剂中的空气向下运动，进而产生一定压强，因测试液体浸入的支撑剂的量非常少，相应地挤压出的空气的量也非常�。�进而产生的压强很�。�可以近似认为一个大气压。基于同一发明构思，本发明还提供上述测试仪实现的测试方法，包括如下步骤:S1:将待测支撑剂置入下定制量筒110内，并将所述待测支撑剂的上表面刮平并铺装滤纸；在装料过程中，将第一液位感应器109埋入所述待测支撑剂中距离上表面2mm位置处，将所述第一液位感应器109与第一处理器104相连，然后将所述上定制量筒103与下定制量筒110相对设置，并在所述上定制量筒103和所述下定制量筒110之间相接的外壁上设置有卡槽和封扣，最后由弹性密封圈密封，保证所述上定制量筒103与下定制量筒110连接处完全密封；S2:将测试液体通过恒流泵以60-80ml/min速度持续注入所述上定制量筒103 ；同时，所述第一处理器104接收所述第一液位感应器109的信号，并在所述第一液位感应器109感应到测试液体时，停止向所述上定制量筒103注入测试液体；S3:测量此时所述上定制量筒103里的测试液体的高度，所述上定制量筒103里的测试液体高度即为所述待测支撑剂的阻液高度。阻液高度是指，支撑剂在常压堆积时阻碍测试液体通过的能力，用阻碍测试液体的液柱产生的压强来表示。在本实施例中，由于采用水作为测试液体，为方便理解，故以下称为“阻水高度”。在本实施例的上述检测过程中，当水进入所述装液部，由于支撑剂的阻水作用，装液部内水位开始上升，当上升到一定高度，在水的压强之下，支撑剂开始渗透水，所述第一液位感应器109感应到水时发出信号，所述第一处理器104接收到所述第一液位感应器109的信号时，停止进水，此时的水位高度即为阻水高度。所述第一液位感应器109的埋入位置应为预设位置，以免影响测试重复性。第一液位感应器109应位于支撑剂上表面以下2mm处左右。由于支撑剂呈常压松散态，故易被外界压力冲散，进而导致测试结果不准或测试失败，所以液位感应器不宜埋入过浅；由于阻水高度本身是度量支撑剂常压阻碍水通过的能力，如有明显渗透，则已超出其阻液高度的范围，故第一液位感应器109不宜埋入过深。综合考虑的话，以2mm处为宜，既可保证测量正常进行，又不至于明显渗透。在所述步骤SI之前，还包括对待测所述待测支撑剂进行烘干并冷却至室温的步骤。烘干最好在105°C，时间为I小时左右；冷却时必须置于干燥器内冷却，防止水汽凝结在支撑剂表面，影响检测结果。作为本发明的其它实施例的测试方法，还包括多次重复步骤SI至步骤S3，次数最好为五次以上，分别获得五个以上阻液高度值，舍弃明显偏离真实值的个别数据点，并求出其余所述阻液高度值的平均值作为最终阻液高度。实施例二，参见图2所示:本发明的一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪，包括:第二储液箱205，所述第二储液箱205外壁采用透明材料制造，且所述外壁上刻有高度刻度，可以实时观察所述第二储液箱内的储液量，以便适时调整所述第二储液箱205内的储液量，以免第二储液箱205内液位过高测试液体溢出或液位过低有气体注入测量装置。进液装置，所述进液装置设置有阀门206和出液管204，所述出液管的出液端伸入到装料部的顶部附近。进液装置的进液口与所述第二储液箱205的出液口相连。测量装置，包括用于盛放待测支撑剂的装料部和位于所述装料部上方用于容置测试液体的装液部，所述装液部与外界导通，所述装料部采用疏水材质制造。本实施例中，所述测量装置采用一体式定制量筒201，所述一体式定制量筒201的下半部分作为装料部，所述一体式定制量筒201的上半部分作为装液部，装入支撑剂的厚度不限于一体式定制量筒201的1/2处，可以根据实据需要置入一定厚度的支撑剂，只要保证多次检测在同一条件下即可。所述一体式定制量筒201的装料部采用普通疏水材质，以避免测试液体流入时液流沿定制量筒侧壁流下，影响检测结果。其中，所述一体式定制量筒201上端开口，与大气相通。所述进液装置的出液管由所述一体式定制量筒201上端伸入，在测试时，尽量保证出液管稳定不晃动，以免测试液体流动时，出液管晃动，冲击支撑剂。所述一体式定制量筒201下端封闭，也可以开有通孔，使一体式定制量筒201下端与大气导通，排除筒内气压对测试的影响，所述通孔的尺寸能够保证使支撑剂不泄露即可，可以设置一个通孔或者多个通孔。第二液位感应器202，用于埋在所述待测支撑剂中距离上表面2mm位置处；且全部埋在所述待测支撑剂中未露出。第二处理器203，所述第二处理器203与所述第二液位感应器202相连，接收所述第二液位感应器发出的信号；同时，所述第二处理器203与所述阀门206相连，所述第二处理器203控制所述阀门206的打开和关断。滤纸，使用时置于所述装料部中所述待测支撑剂上表面，用于稳流，主要通过将测试液体分散到所述待测支撑剂更大面积上，起到稳流作用，避免测试液体仅作用于很小面积的支撑上而将支撑剂冲散，保证检测条件和检测结构的准确性；还可以过滤测试液体中的不溶性杂质。基于同一发明构思，本发明还提供上述测试仪实现的测试方法，包括如下步骤:Tl:将待测支撑剂置入一体式定制量筒201内，达到量筒1/2高度，并将所述待测支撑剂的上表面刮平并铺装滤纸，在装料的过程中，将第二液位感应器202埋入所述待测支撑剂中距离上表面2mm位置处，并将所述第二液位感应器202与所述第二处理器203相连；T2:将测试液体持续注入所述装液部；同时，所述第二处理器203接收所述第二液位感应器202的信号，并记录所述第二液位感应器202感应到有测试液体的时间，并在所述第二液位感应器202感应到有测试液体时停止向所述装液部注入测试液体；T3:测量此时所述一体式定制量筒201里的测试液体的高度，所述一体式定制量筒201里的测试液体高度即为所述待测支撑剂的阻液高度；阻液高度是指，支撑剂在常压堆积时阻碍测试液体通过的能力，用阻碍测试液体的液柱产生的压强来表示。在本实施例中，由于采用水作为测试液体，为方便理解，故以下称为“阻水高度”。在本实施例的上述检测过程中，当水进入所述装液部，由于支撑剂的阻水作用，装液部内水位开始上升，当上升到一定高度，在水的压强之下，支撑剂开始渗透水，所述第二液位感应器202感应到水时发出信号，所述第二处理器203接收到所述第二液位感应器202的信号时，停止进水，此时的水位高度即为阻水高度。所述第二液位感应器202的埋入位置应为预设位置，以免影响测试重复性。第二液位感应器202应位于支撑剂上表面以下2mm处左右。由于支撑剂呈常压松散态，故易被外界压力冲散，进而导致测试结果不准或测试失败，所以液位感应器不宜埋入过浅；由于阻水高度本身是度量支撑剂常压阻碍水通过的能力，如有明显渗透，则已超出其阻水高度的范围，故第二液位感应器202不宜埋入过深。综合考虑的话，以2mm处为宜，既可保证测量正常进行，又不至于明显渗透。在本实施例中，在所述步骤Tl之前，还包括对所述待测支撑剂进行烘干并冷却至室温的步骤。烘干最好在105°C，时间最好为I小时左右；冷却时必须置于干燥器内冷却，防止水汽凝结在支撑剂表面，影响检测结果。作为本发明的其它实施例的测试方法，还包括多次重复步骤Tl至步骤T3，次数最好为五次以上，分别获得五个以上阻液高度值，舍弃明显偏离真实值的个别数据点，并求出其余所述阻液高度值的平均值作为最终阻液高度。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪，其特征在于，所述测试仪包括: 测量装置，包括用于盛放待测支撑剂的装料部和位于所述装料部上方用于容置测试液体的装液部，所述装液部与外界导通，所述装液部采用疏水材质制造； 液位感应器，用于埋在所述待测支撑剂中距离上表面附近位置处； 处理器，与所述液位感应器相连，用于接收所述液位感应器发出的信号，在所述液位感应器感应到有测试液体时获取装液部容置的测试液体的高度即为阻液高度。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪还包括进液装置，所述进液装置设置有阀门和出液管，其中，所述阀门与所述处理器连接，处理器控制阀门打开和关断；所述出液管的出液端伸入到所述装料部的顶部附近。
3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于，所述进液装置还包括恒流泵，用于将所述测试液体泵入所述测量装置，所述恒流泵的泵入速度为60-80ml/min。
4.根据权利要求1一 3任一所述的测试仪，其特征在于，所述测量装置为带有高度刻度的透明定制量筒。
5.根据权利要求1一 4任一所述的测试仪，其特征在于，还包括使用时置于所述装料部中所述待测支撑剂上面用于稳流的滤纸。
6.一种权利要求1 一 5任一项所述的测试仪实现的测试方法，其特征在于，包括如下步骤: S1:将待测支撑剂置入所述装料部内，并将所述待测支撑剂的上表面处理平整，将液位感应器埋入所述待测支撑剂中距离上表面附近预设位置处，将所述液位感应器与处理器相连； S2:将测试液体注入所述装液部；所述处理器接收所述液位感应器的信号，并在所述液位感应器感应到测试液体时，停止向所述装液部注测试液体； S3:测量此时所述装液部容置的测试液体的高度，所述高度即为阻液高度。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将测试液体在不破坏所述待测支撑剂上表面的前提下注入所述装液部。
8.根据权利要求6或7所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述进液装置通过恒流泵将测试液体泵入所述测量装置，所述恒流泵的泵入速度为60-80ml/min。
9.根据权利要求6- 8任一项所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤SI中，还包括在所述待测支撑剂的上表面覆盖滤纸的步骤。
10.根据权利要求6- 9任一项所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤SI之前，还包括对所述待测支撑剂进行烘干并冷却至室温的步骤。
11.根据权利要求6— 10任一项所述的测试方法，其特征在于，五次以上重复步骤SI至步骤S3，，分别获得五个以上阻液高度值，舍弃明显偏离真实值的个别数据点，并求出其余阻液高度值的平均值作为最终阻液高度。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测支撑剂阻液高度的测试仪及其测试方法，所述测试仪包括测量装置，包括盛放待测支撑剂的装料部和容置测试液体的装液部，装液部与外界导通，装料部采用疏水材质制造；液位感应器，用于埋在所述待测支撑剂中距离上表面附近位置处；处理器，接收液位感应器发出的信号，在液位感应器感应到测试液体时获取装液部容置的测试液体的高度即为阻液高度。本发明的用于检测支撑剂阻液高度的测试仪无需模拟地层条件，可以在常压状态下，直观地测试出测试液体通过预定充填厚度的支撑剂的阻液高度，从而直观、准确地评估支撑剂的阻液性能；不同支撑剂在相同测试条件下，得出不同的阻液高度，阻液高度值越大，阻液性能越好，反之，阻液性能越差。
文档编号G01F23/02GK103175585SQ20121045920
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者秦升益, 许智超, 胡宝苓, 王光, 钟毓娟 申请人:北京仁创科技集团有限公司