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专利名称：一种用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对石油、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。

发明内容
本发明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，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，本发明提供了一种用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，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的开口容料腔，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通过所述容料腔开口插入所述容料腔内的压盖，所述压盖与所述容料腔的底部以及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压盖施压来向所述压裂支撑剂施加压力。在所述压盖与所述容料腔的底部之间设置有夹料板，容纳所述压裂支撑剂的空间位于所述夹料板与所述容料腔的底部之间，所述压机通过所述压盖和夹料板向所述压裂支撑剂加压。所述压盖与所述容料腔开口的上边缘密封连接。所述容料腔为一个，所述压盖为一个。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，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有阀体，所述进液口和出液口设置在所述测试器相对的两侧壁上并靠近容纳所述压裂支撑剂的空间。本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果:
(I)本发明所述用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，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的开口容料腔，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通过所述容料腔开口插入所述容料腔内的压盖，所述压盖与所述容料腔的底部以及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压盖施压来向所述压裂支撑剂施加压力。将称量好的压裂支撑剂放入测试器的容料腔底部，将压盖插入所述容料腔内压在压裂支撑剂上，用压机在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。待测试结束后，关闭阀门和压机，拆卸掉压机和压盖，将测试器中的压裂支撑剂取出，经抽滤、干燥后，称量剩余压裂支撑剂的质量，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)本发明所述用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，在所述压盖与所述容料腔的底部之间设置有夹料板，容纳所述压裂支撑剂的空间位于所述夹料板与所述容料腔的底部之间，所述压机通过所述压盖和夹料板向所述压裂支撑剂加压。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。(3)本发明所述用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，所述压盖与所述容料腔开口的上边缘密封连接。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。(4)本发明所述用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，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，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，测试结束后使用过的酸液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。


为了使本发明的内容更容易被理解，本发明结合附图和具体实施方式
对本发明的内容进行进一步的说明；
图1本发明所述用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的构成示意 图2本发明所述带有夹料板的用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的构成示意 图3本发明所述带有夹料板和储酸罐的用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的构成示意
图4本发明所述带有夹料板、储酸罐、酸计量泵和的用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的构成示意 图5本发明所述带有夹料板、储酸罐、酸计量泵、、冷却器和保温部件的用于压裂支撑剂的耐酸测试系统的构成示意图。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-压盖，8-压裂支撑剂，9-夹料板，10-储酸罐，11-第一阀体，12-酸计量泵，13-调节排放口，14-冷却器，15-保温部件，16-第二阀体。
具体实施例方式本发明所述的用于压裂支撑剂的耐酸测试系统如图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选择，所述压机3为市售的压力机、液压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的开口容料腔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相对的两侧壁上并靠近容纳所述压裂支撑剂8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16 ；
所述测试器2还包括与所述容料腔4相适配适于通过所述容料腔4开口插入所述容料腔4内的压盖7，所述压盖7与所述容料腔4的底部以及内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂8的空间；所述压盖7的形状可根据所述容料腔4的形状进行选择，所述压盖7和容料腔4的数量和设置方式可根据实际需要进行选择，在本实施例中，所述压盖7为T形，所述压盖7的下端面与所述容料腔4的底部相平行，所述压盖7上端面的两边恰好卡定在所述容料腔4开口的边缘处，所述容料腔4为一个，所述压盖7为一个，所述容料腔4设置在所述测试器2的中心；所述压盖7与容料腔4开口的上边缘相连接，在本实施例中，为了避免酸液由压盖7与容料腔4的连接处泄漏出去，所述压盖7与所述容料腔4开口的上边缘密封连接；
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适于通过向所述压盖7施压来向所述压裂支撑剂8施加压力，在本实施例中，所述压机3向所述压盖7的上端面施加压力。在此基础上，为了使容料腔4底部的压裂支撑剂8能够均匀受压，作为可变化的实施方式，如图2所示，在所述压盖7与所述容料腔4的底部之间设置有夹料板9，容纳所述压裂支撑剂8的空间位于所述夹料板9与所述容料腔4的底部之间，所述压机3通过所述压盖7和夹料板9向所述压裂支撑剂8加压。进一步地，如图3所示，还包括带有第一阀体11的储酸罐10，所述储酸罐10的出口与所述酸预热器I的进口相连通，所述第一阀体11设置在所述储酸罐10的出口处，在本实施例中，为了使酸液能够由储酸罐10流向酸预热器1，继而再流向测试器2，所述储酸罐10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10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12,所述酸计量泵12的进口与所述储酸罐10的出口相连通，所述酸计量泵12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 13，所述调节排放口 13设置在所述酸预热器I与酸计量泵12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14，所述冷却器14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14的出口与所述储酸罐10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15，见图5。上述酸预热器1、测试器2、容料腔4、压盖7、夹料板9、储酸罐10、第一阀体11、酸计量泵12、冷却器14、第二阀体16以及酸液流动通过的管线均由耐酸材料制成。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。上述耐酸测试系统运行过程如下:
(I)将质量为m的压裂支撑剂8均匀铺置在容料腔4底部，用夹料板9盖在其上并将压盖7插入所述容料腔4内、压在所述夹料板9上，用所述压机3通过所述压盖7和夹料板9给所述压裂支撑剂8加载所模拟的压力，压裂支撑剂8沿夹料板9的板面均匀分散并均匀受压，压力稳定后连接好管线；打开第一阀体11和调节排放口 13，调节酸计量泵12的初始流量，待流量稳定后关闭调节排放口 13，使储酸罐10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16，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，开始计时测试，保温部件15用于同时保持酸液的温度；在测试过程中，不断将酸液由出液口 6输送至冷却器14中冷却，之后导入所述储酸罐10中供循环使用。
(3)测试结束时，关掉第一阀体11、第二阀体16和压机3，待容料腔4内的酸液排净后，拆卸掉压机3、压盖7和夹料板9，称量容料腔4底部经抽滤、干燥后的压裂支撑剂8的质量Hi1, U-Hi1Vm值即为压裂支撑剂8在模拟地下岩层的高温高压酸性环境下的酸溶解度。虽然本发明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，均属于本发明所要保护的范围。
权利要求
1.一种用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，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的开口容料腔(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)相适配适于通过所述容料腔(4)开口插入所述容料腔(4)内的压盖(7)，所述压盖(7)与所述容料腔(4)的底部以及内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂(8)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 )适于通过向所述压盖(7 )施压来向所述压裂支撑剂(8 )施加压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述压盖(7)与所述容料腔(4)的底部之间设置有夹料板(9)，容纳所述压裂支撑剂(8)的空间位于所述夹料板(9)与所述容料腔(4 )的底部之间，所述压机(3 )通过所述压盖(7 )和夹料板(9 )向所述压裂支撑剂(8 )加压。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述压盖(7)与所述容料腔(4)开口的上边缘密封连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述容料腔(4)为一个，所述压盖(7)为一个。
5.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，还包括带有第一阀体(11)的储酸罐(10)，所述储酸罐(10)的出口与所述酸预热器(I)的进口相连通，所述第一阀体(11)设置在所述储酸罐(10)的出口处。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括酸计量泵(12)，所述酸计量泵(12)的进口与所述储酸罐(10)的出口相连通，所述酸计量泵(12)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所述的系统，其特征在于，还包括调节排放口(13)，所述调节排放口(13)设置在所述酸预热器(I)与酸计量泵(12)的连接通道上。
8.根据权利要求5-7任一所述的系统，其特征在于，还包括冷却器(14)，所述冷却器(14)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(14)的出口与所述储酸罐(10)的进口相连通。
9.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，所述测试器(2)上还设置有保温部件(15)。
10.根据权利要求1-9任一所述的系统，其特征在于，所述测试器(2)的进液口(5)处还设置第二阀体(16)，所述进液口(5)和出液口(6)设置在所述测试器(2)相对的两侧壁上并靠近容纳所述压裂支撑剂(8)的空间。
全文摘要
本发明公开了一种用于压裂支撑剂的耐酸测试系统，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敞口容料腔，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压盖，压盖与容料腔的底部以及内壁相配合形成容纳所述压裂支撑剂的空间，压盖与容料腔的底部之间设置有夹料板；压机适于通过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。本系统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G01N5/04GK103163042SQ20121042651
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