一種衝蝕實驗裝置製造方法
2023-11-10 12:42:17
一種衝蝕實驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及石油壓裂支撐劑性能評價【技術領域】，尤其涉及一種衝蝕實驗裝置。該裝置的輸送管路用於將攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到衝蝕單元，其進液端與攪拌單元連接、噴液端與衝蝕單元的標靶對應設置，且標靶與噴液端的夾角可調節，在輸送管路上設有第一泵體，第一泵體與噴液端之間的管道為透明管道，在透明管道上設有第一彎頭及流量計，噴液端還連接有可拆卸的變徑。可對不同的支撐劑進行評價對比，可進行不同壓裂液、不同支撐劑，不同砂比、不同衝蝕時間、不同衝蝕速度、不同衝蝕角度等多因素對支撐劑進行低摩阻性能的評價測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動態懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
【專利說明】一種衝蝕實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油壓裂支撐劑性能評價【技術領域】，尤其涉及一種對石油油井壓裂工藝所使用的支撐劑的低摩阻性能進行檢測的衝蝕實驗裝置，可以對支撐劑泵入過程時的管路衝蝕情況及自身衝蝕破碎率等性能進行檢測。
【背景技術】
[0002]傳統的低摩阻通常是認為壓裂液起主要作用，且建有相應的壓裂液低摩阻評價裝置。但樹脂覆膜支撐劑的應用表明，其在降低石油高壓管匯的磨損、保持較低的注入裂縫時的破碎率方面有著明顯優勢；樹脂覆膜作為降低摩阻的一種手段已廣被油田行業認可。
[0003]在實際的油氣田生產中，壓裂車組以極高的速度將支撐劑和壓裂液混合物經管道注入地層，高壓曲折的管路中支撐劑對管路的磨損很大，而支撐劑本身的破碎率也大大提高；特別是近年來，水平井、大位移井等的應用發展，支撐劑對管匯的衝蝕現象已十分突出，因而對支撐劑低摩阻的性能要求越來越高。
[0004]具有低摩阻性能的支撐劑，一方面可以降低其在泵入過程中對管道的衝蝕磨損，另一方面也可以保持較低的進入裂縫的支撐劑破碎率，起到真正支撐地層的效果。遺憾的是，至今為止，尚未存在相應的專門針對支撐劑的低摩阻性能進行檢測的設備及方法；而行標SY/T5108-2006中關於破碎率的測試也僅僅模擬支撐劑進入地層後承受閉合壓力時的破碎情況，對支撐劑從混砂車泵入地層裂縫期間可能造成的破碎並未考慮。
[0005]因此，針對以上不足，本實用新型提供了一種對石油油井壓裂工藝所使用的支撐劑的低摩阻性能進行檢測的衝蝕實驗裝置。
實用新型內容
[0006](一)要解決的技術問題
[0007]本實用新型要解決的技術問題是解決現在技術中沒有專門針對支撐劑的低摩阻性能進行檢測的設備；關於破碎率的測試也僅僅是模擬支撐劑進入地層後承受閉合壓力時的破碎情況，對支撐劑從混砂車泵入地層裂縫期間可能造成的破碎並未考慮的問題。
[0008](二)技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種衝蝕實驗裝置，該衝蝕實驗裝置包括:
[0010]攪拌單元，用於存儲和攪拌壓裂液和支撐劑；
[0011]衝蝕單元，包括標靶及衝蝕槽，所述標靶位於衝蝕槽的內部；
[0012]循環單元，包括輸送管路，所述輸送管路用於將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述衝蝕單元，其進液端與攪拌單元連接、噴液端與衝蝕單元的標靶對應設置，且標靶與噴液端的夾角可調節，在所述輸送管路上設有第一泵體，所述第一泵體與噴液端之間的管道為透明管道，在所述透明管道上設有第一彎頭及流量計，所述噴液端還連接有可拆卸的變徑。[0013]進一步地，所述循環單元還包括回收管路，所述回收管路用於將所述衝蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設有第二泵體。
[0014]進一步地，在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設有第二彎頭。
[0015]進一步地，所述攪拌單元包括攪拌器、攪拌杆及儲液槽，所述攪拌器位於儲液槽的上方，所述攪拌杆位於儲液槽內、且攪拌杆上還設有攪拌葉片，所述攪拌器與攪拌杆的一端連接。
[0016]進一步地，在所述攪拌杆的另一端還連接有扶正器。
[0017]進一步地，所述衝蝕槽為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個側板上同軸設置有孔，通過所述孔安裝有角度調節器。
[0018]進一步地，所述角度調節器包括角度調節軸及調節齒輪，所述角度調節軸穿設於所述衝蝕槽上相對的兩個側板同軸設置的孔中，在所述角度調節軸的一端且位於衝蝕槽的外部固定連接有調節齒輪，所述調節齒輪通過卡塊固定，所述標靶固定於所述角度調節軸的中部。
[0019](三)有益效果
[0020]本實用新型的上述技術方案具有如下優點:通過本實用新型的衝蝕實驗裝置，可以考察支撐劑經高壓管匯衝蝕後破碎率的變化，管路的磨損情況等，可對陶粒、石英砂和樹脂覆膜砂等不同的支撐劑進行評價對比，可進行不同壓裂液、不同類型支撐劑，不同砂比、不同衝蝕時間、不同衝蝕速度、不同衝蝕角度等多因素對支撐劑進行低摩阻性能的評價測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動態懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型實施例衝蝕實驗裝置的主視圖；
[0022]圖2是圖1中A-A的剖視圖；
[0023]圖3是本實用新型實施例角度調節器的示意圖。
[0024]圖中:101:攪拌器；102:攪拌杆；103:扶正器；21:進液端；22:噴液端；201:第一泵體；202:第二泵體；203:儲液槽；204:緩衝槽；205:第一管道；206:第二管道；207:第一彎頭；208:第二彎頭；301:衝蝕槽；302:角度調節器；3021:角度調節軸；3022:調節齒輪；3023:卡塊；303:標靶；304:變徑；401:流量計；403:第一閥門；404:第二閥門；405:排液□。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0026]如圖1-3所示，本實用新型實施例提供的一種衝蝕實驗裝置，該衝蝕實驗裝置包括攪拌單元、衝蝕單元及循環單元。
[0027]所述攪拌單元用於存儲和攪拌壓裂液和支撐劑，其包括攪拌器101、攪拌杆102及儲液槽203，所述攪拌器101位於儲液槽203的上方，所述攪拌杆102位於儲液槽203內、且攪拌杆102上還設有攪拌葉片，攪拌杆102的一端與攪拌器101連接、另一端還連接有扶正器103。優選地，所述攪拌器101為電機，可根據含沙量、液體性質及攪拌效果等選用不同的類型。在攪拌杆102的另一端設有扶正器103，保證了攪拌杆102的豎直運動，不會出現離心等現象。根據需要也可以調節攪拌器的攪拌速度。
[0028]在攪拌單元的儲液槽203底部還設有排液口 405及第二閥門404，通過排液口 405可以排空儲液槽203中的液體及砂樣，也可用於取樣，第二閥門404用於控制排液口 405，可用球閥或其他閥門實現。
[0029]衝蝕單元用於支撐劑噴射時的衝蝕評價，包括標靶303、角度調節器302及衝蝕槽301，衝蝕槽301模擬噴砂口出液的空間，起到防止液體飛濺、收集液體等作用，在衝蝕槽301的下方對應設置有緩衝槽204，用於盛接衝蝕標靶301後的液體和砂，具有存儲和緩衝作用。所述衝蝕槽301為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個側板上同軸設置有孔，通過所述孔安裝有角度調節器302 ;所述角度調節器302包括角度調節軸3021及調節齒輪3022，所述角度調節軸3021穿設於所述衝蝕槽301上相對的兩個側板同軸設置的孔中，在所述角度調節軸3021的一端且位於衝蝕槽301的外部固定連接有調節齒輪3022，所述調節齒輪3022通過卡塊3023固定，所述標靶303固定於所述角度調節軸3021的中部且位於衝蝕槽301的內部。當需要調節標靶303的角度時，可以通過手動轉動調節齒輪3022，轉到所需的角度後通過卡塊3023將調節齒輪3022卡死。
[0030]需要說明的是，角度調節器並不限於使用調節齒輪及卡塊，任何可以將角度調節軸轉動並定位的零部件均可適用，例如可以使用變速箱與角度調節軸固定來調節角度調節軸的轉動角度。
[0031]循環單元保證流體在高速流動下的循環狀態，減少用液量，包括輸送管路及回收管路。
[0032]所述輸送管路用於將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述衝蝕單元，輸送管路的進液端21與攪拌單元的儲液槽203連接、噴液端22與衝蝕單元的標靶303對應設置，標靶303為介質衝蝕的對象，可由多種材質製得，獲取對比數據；從輸送管路的噴液端22噴出的液體噴到標靶303上，這樣通過測定標靶303的情況即可對支撐劑進行低摩阻性能的評價測試。而標靶303的角度可以調節，測定不同衝蝕角度對支撐劑低摩阻性能的評價測試。
[0033]在所述輸送管路上設有第一泵體201，第一泵體201用於將儲液槽203中的液體泵入管路，是實驗的動力裝置。在進液端21與第一泵體201之間還設有第一閥門403，通過第一閥門403可以調節輸送管路的流量，控制液體循環，可用球閥或其他閥門實現，在第一泵體201與噴液端22之間還設有第一彎頭207，第一彎頭207用於模擬實際管匯的彎曲，數量和角度均可調，本實施例中的第一彎頭207的數量為I個，角度為60°。第一彎頭207與第一泵體201之間的管道為第一管道205、第一彎頭207與噴液端22之間的管道為第二管道206，所述第一管道205及第二管道206均為透明且耐壓管道，通過透明耐壓管道可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動態懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。在第一彎頭207的前後均設有一個流量計401，分別測量液體通過第一彎頭207前、後的流量(流速)，計算能量、動量損失；所述噴液端22還連接有可拆卸的變徑304，變徑304模擬實際噴砂口，也可作為調節流速的方式之一。
[0034]所述回收管路用於將所述衝蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設有第二泵體202，第二泵體202用於將緩衝槽204中的存液泵入儲液槽203中，實現液體的循環。在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設有第二彎頭208，第二彎頭208用於改變返回液體的流向，降低氣泡衝蝕的可能，增強實驗對比。
[0035]需要說明的是，由於攜帶支撐劑的流體對所經管路均有不同程度的衝蝕作用，因此對支撐劑低摩阻的評價並不單單局限於衝蝕單元(標靶)，在其它單元中也有相應體現(如循環單元)。
[0036]本裝置的工作過程為:將一定量的支撐劑和壓裂液(清水、滑溜水或凍膠)倒入儲液槽203，經攪拌單元混合均勻，後經第一泵體201依次進入第一管道205、第一彎頭7、流量計401、第二管道206及變徑304，之後經過變徑304從第二管道206出來，直接衝擊衝擊槽301裡面的標靶303，衝蝕後的混合液體會順著衝蝕槽301流到緩衝槽204，然後再由回收管路上的第二泵體202抽回到儲液槽203裡面進行循環作業。
[0037]試驗完成，或需更換衝蝕介質(壓裂液或支撐劑)，或對支撐劑進行取樣時，由排液口 405及第二閥門404完成排液或取樣。
[0038]試驗過程中，可根據需要按設計的內容和方式進行部分、或全部地考察、記錄、分析。
[0039]綜上所述，通過本實用新型的衝蝕實驗裝置，可以考察支撐劑經高壓管匯衝蝕後破碎率的變化，管路的磨損情況等，可對陶粒、石英砂和樹脂覆膜砂等不同的支撐劑進行評價對比，可進行不同壓裂液、不同類型支撐劑，不同砂比、不同衝蝕時間、不同衝蝕速度、不同衝蝕角度等多因素對支撐劑進行低摩阻性能的評價測試，且還可以直觀測試不同支撐劑在不同壓裂液、不同流速下的動態懸浮情況，篩選合適的支撐劑和壓裂液。
[0040]以上所述僅是本實用新型的一種優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種衝蝕實驗裝置，其特徵在於:包括: 攪拌單元，用於存儲和攪拌壓裂液和支撐劑； 衝蝕單元，包括標靶(303)及衝蝕槽(301)，所述標靶(303)位於衝蝕槽(301)的內部； 循環單元，包括輸送管路，所述輸送管路用於將所述攪拌單元中的壓裂液和支撐劑輸送到所述衝蝕單元，其進液端(21)與攪拌單元連接、噴液端(22)與衝蝕單元的標靶(303)對應設置，且標靶(303)與噴液端(22)的夾角可調節，在所述輸送管路上設有第一泵體(201)，所述第一泵體(201)與噴液端(22)之間的管道為透明管道，在所述透明管道上設有第一彎頭(207 )及流量計(401)，所述噴液端(22 )還連接有可拆卸的變徑(304 )。
2.根據權利要求1所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:所述循環單元還包括回收管路，所述回收管路用於將所述衝蝕單元中的壓裂液和支撐劑輸送回所述攪拌單元中，在所述回收管路上設有第二泵體(202 )。
3.根據權利要求2所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:在回收管路上靠近所述攪拌單元的一端還設有第二彎頭(208 )。
4.根據權利要求1所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:所述攪拌單元包括攪拌器(101)、攪拌杆(102)及儲液槽(203)，所述攪拌器(101)位於儲液槽(203)的上方，所述攪拌杆(102)位於儲液槽(203)內、且攪拌杆(102)上還設有攪拌葉片，所述攪拌器(101)與攪拌杆(102)的一端連接。
5.根據權利要求4所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:在所述攪拌杆(102)的另一端還連接有扶正器(103)。
6.根據權利要求1所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:所述衝蝕槽(301)為一面開口的方形盒體，在其相對的兩個側板上同軸設置有孔，通過所述孔安裝有角度調節器(302)。
7.根據權利要求6所述的衝蝕實驗裝置，其特徵在於:所述角度調節器(302)包括角度調節軸(3021)及調節齒輪(3022)，所述角度調節軸(3021)穿設於所述衝蝕槽(301)上相對的兩個側板同軸設置的孔中，在所述角度調節軸(3021)的一端且位於衝蝕槽(301)的外部固定連接有調節齒輪(3022 )，所述調節齒輪(3022 )通過卡塊(3023 )固定，所述標靶(303 )固定於所述角度調節軸(3021)的中部。
【文檔編號】G01N19/02GK203432898SQ201320396970
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】秦升益, 許智超, 王中學, 李闊, 胡寶苓 申請人:北京仁創科技集團有限公司