可视化支撑剂输送模拟评价系统

可视化支撑剂输送模拟评价系统, 设计用于评价压裂液的支撑剂输送能力。测试是这样进行的，先把携带支撑剂的压裂冻胶泵入剪切回路中，模拟井下条件，调制压裂液；然后压裂液进入管式流变系统，测试不同剪切速率下的剪切应力，根据剪切速率与剪切应力数据，确定压裂液的流变参数(n’, k’, 及视粘度)；继而进入缝式流变系统，可视化观察压裂液输送支撑剂情况，通过对照压裂液流变性与其支撑剂输送情况，可更好地理解现场所不能观察到的压裂液输送支撑剂效果。通过如此测试分析，可以优化压裂液，提高其支撑剂输送能力，而降低其地层伤害程度；也可以利用该系统评价支撑剂在不同压裂液中的沉降特性。

总体技术指标：

•    工作压力 – 压裂液通过缝式流变系统时：30psi (0.20MPa)

•    工作压力 – 压裂液旁通缝式流变系统时：35psi (0.24MPa)

•    工作温度 – 压裂液通过缝式流变系统时：150F (65.6C)

•    工作温度 – 压裂液旁通缝式流变系统时：212F (100 C)

•    排量：2.5 GPM (9.5 L/MIN)

•    支撑剂浓度：0.5 lb/gal to 10 lb/gal (60 kg/m3 to 1200 kg/m3)

•    实验室大小：15米长 x 7米宽 x 3米高 (*小，或需要更大房间)

•    电源：380VAC 50Hz 3Phase 60Amps和220-240VAC 50Hz 1phase 20Amps各至少5个

主要构成:

1．压裂液混拌和泵送子系统

2．加热和剪切子系统

3．管式流变子系统

4．缝式流变子系统

5．液体处置子系统

6．数据采集子系统

一、搅拌和泵送及加压子系统

        功能：搅拌并泵送压裂液

         a) 准备并储存压裂液，保持其流动性

         b) 搅拌压裂液

         c) 配置搅拌器的带开盖的塑料桶

         d) 各种塑料管和阀

         e) 可变速压裂液泵：可泵送40#瓜胶，支撑剂浓度4 lbs/gal (479 kg/m3)，@2.5 gpm

         f) 交联剂泵

         g) 额定压力500psi的线性流量计

二、加热和剪切子系统

         功能：加热和剪切压裂液

         a) 井眼剪切模拟：达1000S^-1，室温，剪切1分钟，在2.5 GPM (9.5L/MIN)排量条件下， 润湿材质316不锈钢

         b) 加热系统：室温到250F (121.1C)，排量达2.5 GPM (9.5L/MIN)时以40S^-1速率剪切5分钟。润湿材质是不锈钢，注意：缝式流变系统抗温到150F (65.6C)，当系统温度超过150F (65.6C)时，要把缝式流变部分从系统流动通路中旁通掉。

         c) 在加热器出口端测试温度

          d) 加热油由岩心公司指定，由用户提供。

三、管式流变子系统

        功能：保持压裂液温度，测量其流变性能

         a) 三种不同尺寸的管子(不同直径和不同长度)
         b) 六个差压传感器，精度+/-0.1%，测量粘度

         c) 在一定温度下测压裂液流变参数

         d) 串联方式连接

         e) 润湿材质：316不锈钢

         f) 在管式流变子系统出口端测试温度

四、缝式流变子系统

        功能：可视化观察压裂液输送支撑剂情况

         a) 缝宽：0.2” (5mm)

         b) 单入口射孔眼

         c) 模拟裂缝中的剪切速率：35S-1 @ 2.5 GPM (9.5L/MIN)

         d) 装配可视化设备

         e) 装配相应照明设备

         f) 润湿材质：316不锈钢

         g) 在缝式流变子系统入口端测试温度

         h) 在缝式流变部分没有加热

五、液体处置子系统

        功能：

        a) 在缝式流变系统出口处设置立管

        b) 冷却回路 (当温度高于212 F, 100C)

        c) 塑料计量收集桶

        d) 可视化计量容器

六、数据采集子系统

        功能：测试过程控制和数据采集及处理

        a) 较低自动化水平

        b) 计算机及监视器

        c) 监测压力、流量、温度、以及每部分测试状态

        d) 数据采集软件：微软系统，数据可输出到Excel

        e) 用户可实时显示和处理数据

        f) 用户可实时修改数据采集时间间隔

        g) 计算机计算和打印“压力、剪切应力、或温度分别对时间的曲线”。

测试模拟条件：

•     裂缝：0.2” (5mm) 宽, 1’ x 8’ (304.8mm x 2438.4mm) 大小.

•    压裂液配制桶：*小50加仑

•    支撑剂类型和浓度：20/40 Ottawa砂子，4ppg (479 kg/m3)，从泵低压端加入

•    添加剂：增稠剂，交联剂，反乳剂。在计量泵之前或之后、而在井眼剪切模拟之前，加入添加剂

•    把冻胶注入井眼剪切模拟系统：速率1000S^-1 @ 2.5 GPM, 时间60秒

•    热交换系统：40S^-1剪切5分，然后以2.5 gal/min (9.5 l/min)注入管式流变系统

•    管式流变系统：压裂液从剪切回路出来后，以2.5 gal/min排量，在150F (65.6C)下，注入加热系统。从加热系统出来后，以2.5 gal/min (9.5 l/min)的排量，注入管式流变系统。管式流变系统由三种不同尺寸的管子构成(内径25.4mm - 12.7mm)，不同内径的管子长度也不同，以确保各个管子内压裂液的剪切应力相同，每根管子上的压力传感器测量差压，根据差压及剪切应力和剪切速率进而计算出n’和k’，热电偶测量温度。

•    缝式流变系统：压裂液以2.5 gal/min (9.5 l/min)排量进入缝式流变系统中 [0.2” (5mm)缝宽, 1’ x 8’ (304.8mm x 2438.4mm)大小]，缝内剪切速率35S^-1，在缝式流变系统入口和出口分别安装热电偶，测量液体温度。配置的数字摄像机记录和监测支撑剂输送效果。

•    液体从剪切回路到管式流变系统、再到缝式流变系统的流速是相同的，所以不需要流量分流器。

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更新时间：2024/4/19 15:50:43