一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法
一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于二氧化碳无水压裂技术领域，特别涉及一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法。
【背景技术】
[0002]作为新型压裂工艺一二氧化碳无水压裂技术正逐渐走入公众的视野。CO2无水压裂技术主要是用CO2无水压裂液(主要由液态CO 2和极少量化学添加剂混合形成)代替传统水基压裂液，具有“无水压裂”的特性，可明显消除常规压裂液对储层水敏和水锁伤害，补充地层能量，提高压裂改造效果，并且压裂液无残渣，能够有效保护储层，同时节约大量的水资源。
[0003]然而，现有的常用压裂液对油气储层伤害性能测试的仪器主要是针对常规液体压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液的伤害特性测试，对专门测试这种气体压裂液的对储层伤害特性的系统与设备，现在市场上还没有成熟的产品销售。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法，可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同排量、不同温度、不同压力、以及在不同的液态CO2与相应的压裂液添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，所述液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器18，所述普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置33，其中:
[0007]所述普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器22，普通岩心夹持器22的输入、输出端之间连接有第一压差传感器23，普通岩心夹持器22的输入端设置有第六阀21，输出端设置有第七阀24 ；
[0008]所述长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器26，长岩心夹持器26的输入、输出端之间连接有第二压差传感器27，长岩心夹持器26的输入端设置有第八阀25，输出端设置有第九阀28。
[0009]所述液态0)2供应系统包括第一气瓶I和第二气瓶2，第一气瓶I的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第一阀3，第二气瓶2的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第二阀4，气体净化器5的出口连接制冷系统7将CCV液化且在连接管路上设置有流量计6，制冷系统7中有用于储存液态CO2的液态CO 2储罐8，液态CO 2储罐8的出口连接0)2泵13的入口且在连接管路上设置有第一压力计12和第五阀11，C02泵13的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接所述预热器18的入口。
[0010]所述液态CO2储罐8的入口连接有用于排空清洗的第三阀9，出口连接有用于排空清洗的第四阀10。
[0011]所述试剂供应系统包括试剂罐14，试剂罐14的出口连接试剂泵15，试剂泵15的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接所述预热器18的入口。
[0012]所述0)2泵13的出口与单向阀17的入口之间设置有安全阀16，安全阀16同时位于试剂泵15的出口与单向阀17的入口之间。
[0013]所述0)2泵13和试剂泵15均为恒速恒压泵，所述试剂罐14下端设置有放空阀门。
[0014]所述预热器18与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计19和第二压力计20。
[0015]所述普通岩心夹持器22和长岩心夹持器26之间连接有环压泵31和第三压力计32，并且在近普通岩心夹持器22端有第十阀29，在近长岩心夹持器26端有第^^一阀30。
[0016]所述流量计6、第一压力计12、温度计19、第二压力计20、第一压差传感器23以及第二压差传感器27均连接数字采集控制卡，所述数字采集控制卡连接控制系统，将采集的数据处理生成原始数据报表，同时生成数据库文件格式。
[0017]本发明系统中所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
[0018]本发明还提供了基于所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统的测试方法，包括如下步骤:
[0019]步骤I，将来自液态0)2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器18进行预热；
[0020]步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀21、第七阀24、第八阀25和第九阀28，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中；
[0021 ] 步骤3，利用第一压差传感器23或第二压差传感器27测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器18的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值；
[0022]步骤4，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，根据预先测得的岩心原始渗透率，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024](I)本发明专用于模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力、不同排量以及在不同的液态CO2与添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
[0025](2)本发明的制冷系统7可以根据实验需要设定制冷温度。内置的液态CO2储罐8可以储存一定量液态CO2。
[0026](3)本发明的0)2泵13和试剂泵15不仅可以为系统管路起到增压的作用，还可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量和合成压裂液中添加剂配比。
[0027](4)本发明的预热器18可以根据需要控制管路温度，模拟井下某个深度的温度条件。
[0028](5)本发明的两种长度岩心夹持器可进行CO2无水压裂液在不同储层岩心，不同温度、压力下的岩心伤害测量实验，可以根据需要，通过打开和关闭它们对应两端最近的阀门开关，选择普通岩心夹持器22或长岩心夹持器26，灵活选择使用这两条岩心夹持器支路中的任意一条。
[0029](6)本发明采用环压泵31控制岩心夹持器内岩心围压。实验室此围压应始终大于驱替压力，即第二压力计20所显示的压力。防止围压过低时，不能有效模拟真实的驱替过程。
[0030](7)本发明的压裂液回收装置33可以方便系统回收处理废弃的压裂液，防止压裂液污染实验室和环境。
[0031](8)本发明所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
【附图说明】
[0032]图1是本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0034]如图1所示，一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器18，预热器18用于适量加热0)2无水压裂液温度，从而模拟地下储层温度条件。预热器18与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计19和第二压力计20。普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置33，压裂液回收装置33方便系统回收处理废弃的压裂液。
[0035]其中:
[0036]液态0)2供应系统包括第一气瓶I和第二气瓶2，第一气瓶I和第二气瓶2能够根据需要灵活选择气瓶接入数量，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，便于稳定地储存与输出的二氧化碳。第一气瓶I的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第一阀3，第二气瓶2的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第二阀4，气体净化器5的作用是除去原始二氧化碳气体中混杂的水蒸气等杂质，提纯获得高精度二氧化碳气体。气体净化器5的出口连接制冷系统7将CCV液化且在连接管路上设置有流量计6，制冷系统7中有用于储存液态CO2的液态CO 2储罐8，液态CO 2储罐8的出口连接CO 2泵13的入口且在连接管路上设置有第一压力计12和第五阀11，0)2泵13的出口连接单向阀17的入口，单向阀17可以防止流体倒流，其出口连接预热器18的入口。液态CO2储罐8的入口连接有用于排空清洗的第三阀9，出口连接有用于排空清洗的第四阀10。
[0037]试剂供应系统包括试剂罐14，试剂罐14的出口连接试剂泵15，试剂泵15的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接预热器18的入口。0)2泵13的出口与单向阀17的入口之间设置有安全阀16，安全阀16同时位于试剂泵15的出口与单向阀17的入口之间，用于控制管路压力，可以保障管路高压安全。0)2泵13和试剂泵15均为恒速恒压泵，可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，能够调节泵的流量和合成压裂液中添加剂配比。最大工作压力尽量高，最好50MPa以上，从而可以模拟压裂施工时地层压力条件。试剂罐14下端设置有放空阀门，方便排空和清洗，根据需要配置加热系统来控制温度。
[0038]普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器22，普通岩心夹持器22的输入、输出端之间连接有第一压差传感器23，普通岩心夹持器22的输入端设 置有第六阀21，输出端设置有第七阀24。
[0039]长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器26，长岩心夹持器26的输入、输出端之间连接有第二压差传感器27，长岩心夹持器26的输入端设置有第八阀25，输出端设置有第九阀28。
[0040]普通岩心夹持器22和长岩心夹持器26之间连接有环压泵31和第三压力计32，并且在近普通岩心夹持器22端有第十阀29，在近长岩心夹持器26端有第十一阀30。环压泵31用于控制岩心夹持器内岩心围压。实验过程中此围压应始终大于驱替压力，即第二压力计20所显示的压力。
[0041]系统中，流量计6、第一压力计12、温度计19、第二压力计20、第一压差传感器23以及第二压差传感器27均连接数字采集控制卡，数字采集控制卡连接控制系统，将采集的压力、温度、流量、压差和泵排量数据处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。数字采集控制卡可采用进口 MOX或C168H数字采集控制卡。
[0042]本发明系统中所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
[0043]本发明的测试过程为:
[0044]步骤I，将来自液态CO2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器18进行预热。
[0045]具体地:
[0046]第一气瓶I和/或第二气瓶2的气体分别通过第一阀3、第二阀4后，经过气体净化器5净化，通过流量计6计量流量。然后在制冷系统7中制冷液化，由0)2泵13输入管路。第三阀9、第四阀10可方便排空清洗，而第一压力计12可以测量液态CO2储罐8内部的压力。
[0047]另一支路中，试剂罐14装入配好的化学添加剂和适当的溶剂，添加剂由试剂泵15输入管路与CCV混合。通过控制CO 2泵13和试剂泵15的排量来控制物质浓度配比。混合后，经单向阀17进入到预热器18。
[0048]其中，单向阀17可以防止流体倒流，安全阀16便于控制管路压力，可以保障管路高压安全。混合的压裂液流体可以通过预热器18控制管路温度，温度可以由温度计19来计量，管路压力即围压可以由第二压力计20计量。
[0049]步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀21、第七阀24、第八阀25和第九阀28，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中。
[0050]步骤3，利用第一压差传感器23或第二压差传感器27测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器18的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值。
[0051]岩心夹持器的长度、管径和压差传感器的量程可以灵活选测。同时在选取确定一条岩心夹持器支路时，应打开就近环压泵支路阀门用于控制驱替压力与环压的压差。例如，当选取普通岩心夹持器支路时，应将岩心放于普通岩心夹持器22内，首先观察第二压力计20读数，然后以大于该读数的压力控制环压泵31压力(第三压力计32读数)以控制围压与驱替压力正压差。
[0052]步骤4，根据达西定律相关公式，预先测得岩心原始渗透率。
[0053]具体地，可以先用一种流体，例如水，去测试出岩心渗透率，即为所述的预先渗透率，渗透率和所测得压差值之间满足达西定律。
[0054]步骤5，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。流出的混合压裂液流体最终进入到压裂液回收装置33。
[0055]本发明中，系统驱替压力和排量以及压裂液中液态CO2和添加剂配比调节主要通过0)2泵13和试剂泵15增压实现。系统管路温度主要受预热器18控制。
【主权项】
1.一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，其特征在于，所述液态0)2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器(18)，所述普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置(33)，其中: 所述普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器(22)，普通岩心夹持器(22)的输入、输出端之间连接有第一压差传感器(23)，普通岩心夹持器(22)的输入端设置有第六阀(21)，输出端设置有第七阀(24); 所述长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器(26)，长岩心夹持器(26)的输入、输出端之间连接有第二压差传感器(27)，长岩心夹持器(26)的输入端设置有第八阀(25)，输出端设置有第九阀(28)。2.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述液态CO2供应系统包括第一气瓶(I)和第二气瓶(2)，第一气瓶(I)的出口连接气体净化器(5)的入口且在连接管路上设置有第一阀(3)，第二气瓶(2)的出口连接气体净化器(5)的入口且在连接管路上设置有第二阀(4)，气体净化器(5)的出口连接制冷系统(7)将CCV液化且在连接管路上设置有流量计(6)，制冷系统(7)中有用于储存液态CO2的液态CO2储罐(8)，液态CO2储罐(8)的出口连接CO 2泵(13)的入口且在连接管路上设置有第一压力计(12)和第五阀(11)，0)2泵(13)的出口连接单向阀(17)的入口，单向阀(17)的出口连接所述预热器(18)的入口，所述液态CO2储罐(8)的入口连接有用于排空清洗的第三阀(9)，出口连接有用于排空清洗的第四阀(10)。3.根据权利要求2所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述试剂供应系统包括试剂罐(14)，试剂罐(14)的出口连接试剂泵(15)，试剂泵(15)的出口连接单向阀(17)的入口，单向阀(17)的出口连接所述预热器(18)的入口。4.根据权利要求3所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述CO2泵(13)的出口与单向阀(17)的入口之间设置有安全阀(16)，安全阀(16)同时位于试剂泵(15)的出口与单向阀(17)的入口之间。5.根据权利要求3或4所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述CO2泵(13)和试剂泵(15)均为恒速恒压泵，所述试剂罐(14)下端设置有放空阀门。6.根据权利要求5所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述预热器(18)与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计(19)和第二压力计(20)。7.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，系统中所有连接管线均采用316L管线，以防0)2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统(7)到压裂液回收装置(33)之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。8.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述普通岩心夹持器(22)和长岩心夹持器(26)之间连接有环压泵(31)和第三压力计(32)，并且在近普通岩心夹持器(22)端有第十阀(29)，在近长岩心夹持器(26)端有第^^一阀(30)。9.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述流量计(6)、第一压力计(12)、温度计(19)、第二压力计(20)、第一压差传感器(23)以及第二压差传感器(27)均连接数字采集控制卡，所述数字采集控制卡连接控制系统，将采集的数据处理生成原始数据报表，同时生成数据库文件格式。10.一种基于权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1，将来自液态co2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器(18)进行预热；步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀(21)、第七阀(24)、第八阀(25)和第九阀(28)，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中；步骤3，利用第一压差传感器(23)或第二压差传感器(27)测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器(18)的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值；步骤4，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，根据预先测得的岩心原始渗透率，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。
【专利摘要】一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器，两支路的输出端连接有压裂液回收装置，其中普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器，普通岩心夹持器的输入、输出端之间连接有第一压差传感器，长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器，长岩心夹持器的输入、输出端之间连接有第二压差传感器，本发明还提供了基于该系统的测试方法，可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同排量、不同温度、不同压力、以及在不同的液态CO2与相应的压裂液添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN104897857
【申请号】CN201510335147
【发明人】张健, 赫文豪, 荆铁亚, 郜时旺, 张国祥, 周伟强, 刘立峰, 刘超
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 中国华能集团公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月16日
【技术领域】
[0001]本发明属于二氧化碳无水压裂技术领域，特别涉及一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法。
【背景技术】
[0002]作为新型压裂工艺一二氧化碳无水压裂技术正逐渐走入公众的视野。CO2无水压裂技术主要是用CO2无水压裂液(主要由液态CO 2和极少量化学添加剂混合形成)代替传统水基压裂液，具有“无水压裂”的特性，可明显消除常规压裂液对储层水敏和水锁伤害，补充地层能量，提高压裂改造效果，并且压裂液无残渣，能够有效保护储层，同时节约大量的水资源。
[0003]然而，现有的常用压裂液对油气储层伤害性能测试的仪器主要是针对常规液体压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液的伤害特性测试，对专门测试这种气体压裂液的对储层伤害特性的系统与设备，现在市场上还没有成熟的产品销售。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统与方法，可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同排量、不同温度、不同压力、以及在不同的液态CO2与相应的压裂液添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，所述液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器18，所述普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置33，其中:
[0007]所述普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器22，普通岩心夹持器22的输入、输出端之间连接有第一压差传感器23，普通岩心夹持器22的输入端设置有第六阀21，输出端设置有第七阀24 ；
[0008]所述长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器26，长岩心夹持器26的输入、输出端之间连接有第二压差传感器27，长岩心夹持器26的输入端设置有第八阀25，输出端设置有第九阀28。
[0009]所述液态0)2供应系统包括第一气瓶I和第二气瓶2，第一气瓶I的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第一阀3，第二气瓶2的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第二阀4，气体净化器5的出口连接制冷系统7将CCV液化且在连接管路上设置有流量计6，制冷系统7中有用于储存液态CO2的液态CO 2储罐8，液态CO 2储罐8的出口连接0)2泵13的入口且在连接管路上设置有第一压力计12和第五阀11，C02泵13的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接所述预热器18的入口。
[0010]所述液态CO2储罐8的入口连接有用于排空清洗的第三阀9，出口连接有用于排空清洗的第四阀10。
[0011]所述试剂供应系统包括试剂罐14，试剂罐14的出口连接试剂泵15，试剂泵15的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接所述预热器18的入口。
[0012]所述0)2泵13的出口与单向阀17的入口之间设置有安全阀16，安全阀16同时位于试剂泵15的出口与单向阀17的入口之间。
[0013]所述0)2泵13和试剂泵15均为恒速恒压泵，所述试剂罐14下端设置有放空阀门。
[0014]所述预热器18与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计19和第二压力计20。
[0015]所述普通岩心夹持器22和长岩心夹持器26之间连接有环压泵31和第三压力计32，并且在近普通岩心夹持器22端有第十阀29，在近长岩心夹持器26端有第^^一阀30。
[0016]所述流量计6、第一压力计12、温度计19、第二压力计20、第一压差传感器23以及第二压差传感器27均连接数字采集控制卡，所述数字采集控制卡连接控制系统，将采集的数据处理生成原始数据报表，同时生成数据库文件格式。
[0017]本发明系统中所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
[0018]本发明还提供了基于所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统的测试方法，包括如下步骤:
[0019]步骤I，将来自液态0)2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器18进行预热；
[0020]步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀21、第七阀24、第八阀25和第九阀28，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中；
[0021 ] 步骤3，利用第一压差传感器23或第二压差传感器27测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器18的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值；
[0022]步骤4，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，根据预先测得的岩心原始渗透率，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024](I)本发明专用于模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力、不同排量以及在不同的液态CO2与添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
[0025](2)本发明的制冷系统7可以根据实验需要设定制冷温度。内置的液态CO2储罐8可以储存一定量液态CO2。
[0026](3)本发明的0)2泵13和试剂泵15不仅可以为系统管路起到增压的作用，还可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量和合成压裂液中添加剂配比。
[0027](4)本发明的预热器18可以根据需要控制管路温度，模拟井下某个深度的温度条件。
[0028](5)本发明的两种长度岩心夹持器可进行CO2无水压裂液在不同储层岩心，不同温度、压力下的岩心伤害测量实验，可以根据需要，通过打开和关闭它们对应两端最近的阀门开关，选择普通岩心夹持器22或长岩心夹持器26，灵活选择使用这两条岩心夹持器支路中的任意一条。
[0029](6)本发明采用环压泵31控制岩心夹持器内岩心围压。实验室此围压应始终大于驱替压力，即第二压力计20所显示的压力。防止围压过低时，不能有效模拟真实的驱替过程。
[0030](7)本发明的压裂液回收装置33可以方便系统回收处理废弃的压裂液，防止压裂液污染实验室和环境。
[0031](8)本发明所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
【附图说明】
[0032]图1是本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0034]如图1所示，一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器18，预热器18用于适量加热0)2无水压裂液温度，从而模拟地下储层温度条件。预热器18与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计19和第二压力计20。普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置33，压裂液回收装置33方便系统回收处理废弃的压裂液。
[0035]其中:
[0036]液态0)2供应系统包括第一气瓶I和第二气瓶2，第一气瓶I和第二气瓶2能够根据需要灵活选择气瓶接入数量，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，便于稳定地储存与输出的二氧化碳。第一气瓶I的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第一阀3，第二气瓶2的出口连接气体净化器5的入口且在连接管路上设置有第二阀4，气体净化器5的作用是除去原始二氧化碳气体中混杂的水蒸气等杂质，提纯获得高精度二氧化碳气体。气体净化器5的出口连接制冷系统7将CCV液化且在连接管路上设置有流量计6，制冷系统7中有用于储存液态CO2的液态CO 2储罐8，液态CO 2储罐8的出口连接CO 2泵13的入口且在连接管路上设置有第一压力计12和第五阀11，0)2泵13的出口连接单向阀17的入口，单向阀17可以防止流体倒流，其出口连接预热器18的入口。液态CO2储罐8的入口连接有用于排空清洗的第三阀9，出口连接有用于排空清洗的第四阀10。
[0037]试剂供应系统包括试剂罐14，试剂罐14的出口连接试剂泵15，试剂泵15的出口连接单向阀17的入口，单向阀17的出口连接预热器18的入口。0)2泵13的出口与单向阀17的入口之间设置有安全阀16，安全阀16同时位于试剂泵15的出口与单向阀17的入口之间，用于控制管路压力，可以保障管路高压安全。0)2泵13和试剂泵15均为恒速恒压泵，可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，能够调节泵的流量和合成压裂液中添加剂配比。最大工作压力尽量高，最好50MPa以上，从而可以模拟压裂施工时地层压力条件。试剂罐14下端设置有放空阀门，方便排空和清洗，根据需要配置加热系统来控制温度。
[0038]普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器22，普通岩心夹持器22的输入、输出端之间连接有第一压差传感器23，普通岩心夹持器22的输入端设 置有第六阀21，输出端设置有第七阀24。
[0039]长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器26，长岩心夹持器26的输入、输出端之间连接有第二压差传感器27，长岩心夹持器26的输入端设置有第八阀25，输出端设置有第九阀28。
[0040]普通岩心夹持器22和长岩心夹持器26之间连接有环压泵31和第三压力计32，并且在近普通岩心夹持器22端有第十阀29，在近长岩心夹持器26端有第十一阀30。环压泵31用于控制岩心夹持器内岩心围压。实验过程中此围压应始终大于驱替压力，即第二压力计20所显示的压力。
[0041]系统中，流量计6、第一压力计12、温度计19、第二压力计20、第一压差传感器23以及第二压差传感器27均连接数字采集控制卡，数字采集控制卡连接控制系统，将采集的压力、温度、流量、压差和泵排量数据处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。数字采集控制卡可采用进口 MOX或C168H数字采集控制卡。
[0042]本发明系统中所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到压裂液回收装置33之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
[0043]本发明的测试过程为:
[0044]步骤I，将来自液态CO2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器18进行预热。
[0045]具体地:
[0046]第一气瓶I和/或第二气瓶2的气体分别通过第一阀3、第二阀4后，经过气体净化器5净化，通过流量计6计量流量。然后在制冷系统7中制冷液化，由0)2泵13输入管路。第三阀9、第四阀10可方便排空清洗，而第一压力计12可以测量液态CO2储罐8内部的压力。
[0047]另一支路中，试剂罐14装入配好的化学添加剂和适当的溶剂，添加剂由试剂泵15输入管路与CCV混合。通过控制CO 2泵13和试剂泵15的排量来控制物质浓度配比。混合后，经单向阀17进入到预热器18。
[0048]其中，单向阀17可以防止流体倒流，安全阀16便于控制管路压力，可以保障管路高压安全。混合的压裂液流体可以通过预热器18控制管路温度，温度可以由温度计19来计量，管路压力即围压可以由第二压力计20计量。
[0049]步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀21、第七阀24、第八阀25和第九阀28，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中。
[0050]步骤3，利用第一压差传感器23或第二压差传感器27测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器18的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值。
[0051]岩心夹持器的长度、管径和压差传感器的量程可以灵活选测。同时在选取确定一条岩心夹持器支路时，应打开就近环压泵支路阀门用于控制驱替压力与环压的压差。例如，当选取普通岩心夹持器支路时，应将岩心放于普通岩心夹持器22内，首先观察第二压力计20读数，然后以大于该读数的压力控制环压泵31压力(第三压力计32读数)以控制围压与驱替压力正压差。
[0052]步骤4，根据达西定律相关公式，预先测得岩心原始渗透率。
[0053]具体地，可以先用一种流体，例如水，去测试出岩心渗透率，即为所述的预先渗透率，渗透率和所测得压差值之间满足达西定律。
[0054]步骤5，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。流出的混合压裂液流体最终进入到压裂液回收装置33。
[0055]本发明中，系统驱替压力和排量以及压裂液中液态CO2和添加剂配比调节主要通过0)2泵13和试剂泵15增压实现。系统管路温度主要受预热器18控制。
【主权项】
1.一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，其特征在于，所述液态0)2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器(18)，所述普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输出端连接有压裂液回收装置(33)，其中: 所述普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器(22)，普通岩心夹持器(22)的输入、输出端之间连接有第一压差传感器(23)，普通岩心夹持器(22)的输入端设置有第六阀(21)，输出端设置有第七阀(24); 所述长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器(26)，长岩心夹持器(26)的输入、输出端之间连接有第二压差传感器(27)，长岩心夹持器(26)的输入端设置有第八阀(25)，输出端设置有第九阀(28)。2.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述液态CO2供应系统包括第一气瓶(I)和第二气瓶(2)，第一气瓶(I)的出口连接气体净化器(5)的入口且在连接管路上设置有第一阀(3)，第二气瓶(2)的出口连接气体净化器(5)的入口且在连接管路上设置有第二阀(4)，气体净化器(5)的出口连接制冷系统(7)将CCV液化且在连接管路上设置有流量计(6)，制冷系统(7)中有用于储存液态CO2的液态CO2储罐(8)，液态CO2储罐(8)的出口连接CO 2泵(13)的入口且在连接管路上设置有第一压力计(12)和第五阀(11)，0)2泵(13)的出口连接单向阀(17)的入口，单向阀(17)的出口连接所述预热器(18)的入口，所述液态CO2储罐(8)的入口连接有用于排空清洗的第三阀(9)，出口连接有用于排空清洗的第四阀(10)。3.根据权利要求2所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述试剂供应系统包括试剂罐(14)，试剂罐(14)的出口连接试剂泵(15)，试剂泵(15)的出口连接单向阀(17)的入口，单向阀(17)的出口连接所述预热器(18)的入口。4.根据权利要求3所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述CO2泵(13)的出口与单向阀(17)的入口之间设置有安全阀(16)，安全阀(16)同时位于试剂泵(15)的出口与单向阀(17)的入口之间。5.根据权利要求3或4所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述CO2泵(13)和试剂泵(15)均为恒速恒压泵，所述试剂罐(14)下端设置有放空阀门。6.根据权利要求5所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述预热器(18)与并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端之间设置有温度计(19)和第二压力计(20)。7.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，系统中所有连接管线均采用316L管线，以防0)2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统(7)到压裂液回收装置(33)之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。8.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述普通岩心夹持器(22)和长岩心夹持器(26)之间连接有环压泵(31)和第三压力计(32)，并且在近普通岩心夹持器(22)端有第十阀(29)，在近长岩心夹持器(26)端有第^^一阀(30)。9.根据权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，其特征在于，所述流量计(6)、第一压力计(12)、温度计(19)、第二压力计(20)、第一压差传感器(23)以及第二压差传感器(27)均连接数字采集控制卡，所述数字采集控制卡连接控制系统，将采集的数据处理生成原始数据报表，同时生成数据库文件格式。10.一种基于权利要求1所述二氧化碳无水压裂液伤害测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1，将来自液态co2供应系统的液态CO 2与来自利用试剂供应系统的化学添加剂混合后，送入预热器(18)进行预热；步骤2，选择普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中的一条，将岩心放入相应的夹持器中，通过控制第六阀(21)、第七阀(24)、第八阀(25)和第九阀(28)，将预热后的混合物质送入所选择的普通岩心夹持器支路或长岩心夹持器支路中；步骤3，利用第一压差传感器(23)或第二压差传感器(27)测量相应的夹持器两端的压差，同时，测量预热器(18)的出口压力即驱替压力，控制夹持器内岩心围压的值始终大于该驱替压力的值；步骤4，调节不同温度、不同压力、不同排量以及不同压裂液配比，根据预先测得的岩心原始渗透率，得到相应条件下对储层岩心造成的伤害程度。
【专利摘要】一种二氧化碳无水压裂液伤害测试系统，包括液态CO2供应系统和试剂供应系统，液态CO2供应系统和试剂供应系统的出口均连接至并联的普通岩心夹持器支路和长岩心夹持器支路的输入端，并在连接管路上设置有预热器，两支路的输出端连接有压裂液回收装置，其中普通岩心夹持器支路包括普通岩心夹持器，普通岩心夹持器的输入、输出端之间连接有第一压差传感器，长岩心夹持器支路包括长岩心夹持器，长岩心夹持器的输入、输出端之间连接有第二压差传感器，本发明还提供了基于该系统的测试方法，可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同排量、不同温度、不同压力、以及在不同的液态CO2与相应的压裂液添加剂配比情况下的对储层岩心的伤害程度。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN104897857
【申请号】CN201510335147
【发明人】张健, 赫文豪, 荆铁亚, 郜时旺, 张国祥, 周伟强, 刘立峰, 刘超
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 中国华能集团公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月16日
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