測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于非常規(guī)油氣增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種測量超臨界二氧化碳壓 裂液濾失系數(shù)的裝置及方法，用于研宄非常規(guī)油氣壓裂增產(chǎn)工程中超臨界二氧化碳壓裂液 的濾失性，確定超臨界二氧化碳壓裂液的濾失系數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超臨界二氧化碳（SC-C02)壓裂是一種新型的非常規(guī)油氣藏儲層改造技術(shù)，具有常 規(guī)水力壓裂技術(shù)不可比擬的一系列優(yōu)勢，是提高非常規(guī)油氣儲層導(dǎo)流能力，實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油 氣資源商業(yè)開采的重要手段。
[0003] 超臨界二氧化碳壓裂液具有地層傷害小、降粘、防膨、降阻、助排等多種特性，在注 入液量一定的情況下，濾失量越大形成的裂縫體積越小，壓裂液的有效利用率就越低，造成 縫寬及縫長的減小，直接影響壓裂后產(chǎn)能。壓裂液濾失過大還會導(dǎo)致支撐劑逐漸積累，增大 裂縫中的支撐劑含量，易出現(xiàn)砂堵，井壁坍塌。壓裂結(jié)束后，在一定的濾失速率下，已形成裂 縫能夠及時閉合，而當(dāng)濾失速度過慢時，支撐劑會迅速在裂縫中沉積，進(jìn)而影響支撐劑在裂 縫中的均勻分布，不能在裂縫整個高度上起支撐作用，裂縫寬度變窄，增產(chǎn)效果不理想。因 此，利用超臨界二氧化碳壓裂進(jìn)行壓裂水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)是確定超臨界二氧化 碳壓裂液的濾失系數(shù)；目前國內(nèi)尚未有針對超臨界二氧化碳壓裂液濾失性能方面的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的 裝置及方法，用于測量不同溫壓、不同圍壓、不同回壓、不同巖心下的超臨界二氧化碳壓裂 液濾失系數(shù)，研宄圍壓、回壓、溫壓對超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的影響，為超臨界二 氧化碳壓裂在非常規(guī)油氣開發(fā)中的應(yīng)用提供有效的技術(shù)支撐。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
[0006] 測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的裝置，包括：氣體注入系統(tǒng)、壓力控制系 統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)和測量系統(tǒng)；氣體注入系統(tǒng)將甲烷或二氧化碳注入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)，壓力控 制系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)和氣體注入系統(tǒng)提供壓力，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)為實(shí)驗(yàn)提供高溫高壓的地 層環(huán)境，測量系統(tǒng)測量實(shí)驗(yàn)過程中流出的不同氣體的體積。
[0007] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：
[0008] 1、實(shí)驗(yàn)裝置的溫度、壓力可以調(diào)節(jié)，滿足二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)的高溫、高壓環(huán) 境要求，能夠較真實(shí)地研宄超臨界二氧化碳壓裂液在不同溫壓條件下的濾失規(guī)律；
[0009] 2、實(shí)驗(yàn)裝置可以調(diào)節(jié)巖心所受的圍壓以及回壓，可以較好地研宄超臨界二氧化碳 壓裂液在不同條件下濾失性的變化規(guī)律；
[0010] 3、實(shí)驗(yàn)裝置可以對巖心進(jìn)行甲烷飽和，更好地研宄超臨界二氧化碳壓裂液在原始 儲層中濾失性的變化規(guī)律；
[0011] 4、實(shí)驗(yàn)裝置可以研宄超臨界二氧化碳壓裂液發(fā)生相變時的濾失變化規(guī)律。
【附圖說明】
[0012] 圖1為測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的裝置示意圖；
[0013] 圖中：11、氣體儲罐，12、氣體增壓泵，13、氣體輸出旋擰閥，21、蒸餾水儲罐，22、蒸 餾水增壓泵，23、中間容器，24、中間容器下腔壓力測量計，25、放空管線，26、放空管線旋擰 閥，31、巖心加持器，32、橡膠套，33、巖心夾持器入口旋擰閥，34、巖心夾持器出口旋擰閥， 35、回壓管線旋擰閥，36、回壓閥，37、巖心夾持器水浴加熱器，38、圍壓施加手搖泵，39、圍壓 壓力測量計，310、巖心，41、甲烷二氧化碳混合氣體流量計，42、甲烷吸附器，43、二氧化碳?xì)?體流量計，44、氣體回收罐。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 如圖1所示，測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的裝置，包括：氣體注入系統(tǒng)1、 壓力控制系統(tǒng)2、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)3和測量系統(tǒng)4 ;氣體注入系統(tǒng)1將甲烷或二氧化碳注入實(shí) 驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)3,壓力控制系統(tǒng)2為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)3和氣體注入系統(tǒng)1提供壓力，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?統(tǒng)3為實(shí)驗(yàn)提供高溫高壓的地層環(huán)境，測量系統(tǒng)4測量實(shí)驗(yàn)過程中流出的不同氣體的體積。
[0015] 氣體注入系統(tǒng)1，包括：氣體儲罐11、氣體增壓泵12、氣體輸出旋擰閥13,氣體儲罐 11、氣體增壓泵12、氣體輸出旋擰閥13依次通過管線相連，氣體儲罐11為標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼氣瓶， 用于提供實(shí)驗(yàn)所需要的二氧化碳及甲烷，氣體增壓泵12用于對輸出的氣體進(jìn)行增壓，氣體 輸出旋擰閥13用于控制氣體的輸出。
[0016] 壓力控制系統(tǒng)2,包括：蒸餾水儲罐21、蒸餾水增壓泵22、中間容器23 ;中間容器 23為鋼制密封容器，中間容器23內(nèi)設(shè)有活塞，活塞將中間容器23分隔為上腔、下腔；蒸餾 水儲罐21、蒸餾水增壓泵22、下腔依次通過管線相連，蒸餾水增壓泵22、下腔相連的管線上 設(shè)有下腔壓力測量計24,下腔壓力測量計24用于測量中間容器下腔的壓力；蒸餾水儲罐 21為開口鋼制容器，提供增壓所需的蒸餾水；蒸餾水增壓泵22為恒壓恒速泵，可以對蒸餾 水增壓提供實(shí)驗(yàn)所需壓力；上腔上連接有放空管線25,放空管線25上設(shè)置放空管線旋擰閥 26,放空管線旋擰閥26用于釋放中間容器23中上腔內(nèi)的氣體。
[0017] 氣體輸出旋擰閥13通過管線連接到中間容器23的上腔，用于提供實(shí)驗(yàn)所需的氣 體。
[0018] 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)3,包括：巖心夾持器31、回壓閥36、巖心夾持器水浴加熱器37、圍 壓施加手搖泵38、圍壓壓力測量計39 ;巖心夾持器31為鋼制圓筒，內(nèi)設(shè)有橡膠套32,橡膠 套32用于包裹巖心310,兩端分別設(shè)有左螺栓、右螺栓，左螺栓通過管線與巖心夾持器入口 旋擰閥33相連，巖心夾持器入口旋擰閥33通過管線與中間容器23的上腔相連；右螺栓通 過管線與巖心夾持器出口旋擰閥34相連，巖心夾持器出口旋擰閥34通過管線與回壓閥36 相連；回壓閥36通過管線與巖心夾持器入口旋擰閥33與中間容器23的上腔相連的管線相 連，該管線上設(shè)置回壓管線旋擰閥34 ;巖心夾持器入口旋擰閥33用于控制中間容器23上 腔中的氣體向?qū)嶒?yàn)?zāi)Ｐ椭辛魅?；回壓管線旋擰閥34用于控制中間容器23上腔中的氣體向 回壓閥36中流入，提供回壓閥36所需要的壓力。
[0019] 圍壓施加手搖泵38通過管線與橡膠套32相連，用于對巖心310施加圍壓，圍壓施 加手搖泵38與巖心夾持器31內(nèi)的橡膠套32相連的管線上設(shè)有圍壓壓力測量計39,圍壓壓 力測量計39用于監(jiān)測施加的圍壓大小。
[0020] 巖心夾持器31置于巖心夾持器水浴加熱器37中，巖心夾持器水浴加熱器37是電 阻絲式加熱器，形狀為長方體，含水深度為20cm，巖心夾持器31放入其中，可以提供實(shí)驗(yàn)所 需要的溫度。
[0021] 測量系統(tǒng)4,包括：甲烷二氧化碳混合氣體流量計41、甲烷吸附器42、二氧化碳?xì)?體流量計43、氣體回收罐44,回壓閥36、甲烷二氧化碳混合氣體流量計41、甲烷吸附器42、 二氧化碳?xì)怏w流量計43、氣體回收罐44依次通過管線相連；甲烷二氧化碳混合氣體流量計 41測量管道中混合氣體的流量，甲烷吸附器42為含有甲烷專用固體吸附劑的反應(yīng)釜，用于 吸附混合氣體中的甲烷，二氧化碳?xì)怏w流量計43用于測量管道中二氧化碳的流量，氣體回 收罐44用于回收實(shí)驗(yàn)氣體。
[0022] 回壓閥36與回壓管線旋擰閥34相連的接口用于輸入恒定壓力的氣體，回壓閥36 與巖心夾持器出口旋擰閥34相連的接口用于輸入濾失出的氣體，回壓閥36與甲烷二氧化 碳混合氣體流量計41相連的接口用于輸出濾失出的混合氣體。
[0023] 測量超臨界二氧化碳壓裂液濾失系數(shù)的方法，采用上述測量超臨界二氧化碳壓裂 液濾失系數(shù)的裝置，實(shí)驗(yàn)裝置初始狀態(tài)為氣體輸出旋擰閥13、放空管線旋擰閥26、巖心夾 持器入口旋擰閥33、巖心夾持器出口旋擰閥34、回壓管線旋擰閥35、，回壓閥36均處于關(guān) 閉狀態(tài)，巖心夾持器31放置在巖心夾持器水浴加熱器37中，氣體增壓泵12處未連接氣體 儲罐；步驟如下：
[0024](1)、放置巖心，具體方法如下：
[0025] 將巖心夾持器31從巖心夾持器水浴加熱器37中取出，卸下左螺栓，將巖心310放 入橡皮套32內(nèi)，擦拭左螺栓上的水分，確保干凈后旋轉(zhuǎn)左螺栓安裝，將巖心夾持器31放置 到巖心夾持器水浴加熱器37中，設(shè)定巖心夾持器水浴加熱器37溫度為60度；
[0026](2)、排出中間容器23上腔中的氣體，向中間容器23上腔充入甲烷，具體方法如 下：
[0027] 打開放空管線旋擰閥26放空氣體，然后關(guān)閉放空管線旋擰閥26;將甲烷儲罐連接 到氣體增壓泵12,打開氣體輸出旋擰閥13,啟動氣體增壓泵12,將氣體注入中間容器23的 上腔，然后關(guān)閉氣體輸出旋擰閥13 ;
[0028](3)、對中間容器23下腔施加壓力，具