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NYL-2000D型裂縫導流能力實(shí)驗平臺

一、實(shí)驗的目的和意義

壓裂作業(yè)是煤層氣生產(chǎn)中對低滲煤藏增產(chǎn)改造的主要手段。壓裂作業(yè)的增產(chǎn)效果與支撐裂縫的導流能力密切相關(guān)，導流能力取決于裂縫的寬度和裂縫閉合后支撐劑的滲透率。因此，只有對不同來(lái)源的支撐劑在壓裂作業(yè)進(jìn)行優(yōu)選和質(zhì)量控制，才能保證佳的施工設計，導流能力測量?jì)x是對不同的支撐劑在壓裂作業(yè)進(jìn)行優(yōu)選和質(zhì)量控制測試的儀器，也可對工作液（壓裂液）對裂縫導流能力傷害情況作出評價(jià)。

二、儀器基本原理

裂縫導流儀是按照API標準研制的。它可在標準實(shí)驗條件下模擬井下壓力、溫度評價(jià)裂縫支撐劑對不同壓裂液的導流能力，從而對各種支撐劑壓裂液進(jìn)行性能對比，測試方法如下：

1．用液壓機對裝有支撐劑的測試室施加不同的閉合壓力，使支撐 劑處半穩定狀態(tài)。

2．對支撐劑層注入試驗液，通過(guò)各種傳感器和計算機定時(shí)采集，對每一閉合壓力下的裂縫寬度、壓差等進(jìn)行計量。

3．用達西公式計算支撐劑層的滲透率和裂縫導流能力，對壓裂液對導流能力的傷害作出評價(jià)。

4．重復此過(guò)程直到所要求的各種閉合壓力和流速都被評估。

5．將測試室加熱到煤藏溫度，再對支撐劑層進(jìn)行測試。

三、儀器系統流程

本儀器由以下各部件組成：

1．符合API標準的線(xiàn)性流導流室（徑向流導流室），測試面積64.5㎝²支撐劑上、下端可加巖模，附拆卸工具。

2．液壓機及壓力補償系統；

3．線(xiàn)性位移傳感器；

4. 試驗液體驅替系統，包括驅替泵及脈沖壓力阻尼器等；

5. 壓差計、壓力傳感器；

6．回壓調節系統；

7．天平；

8．加熱及溫控系統；

9．真空系統；

10．自動(dòng)控制系統；

四、主要技術(shù)指標

1．液體流速范圍：0～20mL/min；

2．測試壓力：大10MPa；

3．操作溫度：室溫～200℃、精度：±1℃；

4．閉合壓力：0～120MPa；

5．支撐劑厚度：0.25～1.27cm；

6．液體壓差：ΔP(0－10Kpa)、精度0.25%F.S；

7．導流能力：0-1200µm²_·cm；

8．滲透率：0-2000µm²；

9．位移：±20mm，準確度：0.003mm；

10．工作流體：油、水、壓裂液等。

五、組成儀器各系統概述

5.1  平流泵

流量調節范圍：0.01~20ml/min、工作壓力：6000PSI、精度：＜±1％，工作電壓：220V±10％、50Hz±2Hz、功率消耗：75W。

該泵具有壓力測量和過(guò)壓、欠壓保護系統，使泵系統工作安全可靠。工作參數設置采用鍵盤(pán)輸入，觸摸式按鍵操作，具有四位數據顯示，直觀(guān)操作方便。

5.2  預熱器

在要求加溫的試驗中，為了保證試驗在所需的溫度下進(jìn)行，需對注入流體進(jìn)行預熱，確保注入流體與導流室溫度等保持一致，該預熱器加熱功率500W，控溫范圍：室溫～180℃。

5.3  導流室

儀器使用的導流室嚴格按API標準規定的線(xiàn)性流導流室生產(chǎn)，支撐劑充層厚度0.25～1.27cm可調,測試面積64.5cm²，大載荷能力1200KN，工作溫度180℃、內部大壓力10MPa、上下活塞、金屬板、導流室均采用高強度不銹鋼材料制作，有一定的耐蝕能，具有很大的耐壓能力，確保在試驗壓力下不產(chǎn)生塑性變形，導流室濾網(wǎng)采用不銹鋼金屬粉沫壓制而成，厚度3mm，滯留顆粒粒徑小于65µm。

5.4  差壓傳感器

選用DP1300-A-C-2-S₂型差壓變送器，其量程10Kpa，精度0.2%F·S。該變送器使用對象為液體或氣體。

輸出：4～20mADC、電源：24VDC

5.5  真空系統

真空系統用于對導流室、管線(xiàn)內的氣體進(jìn)行排空，確保試驗在測試液?jiǎn)蜗蛄飨逻M(jìn)行，保證測試壓的穩定。

該系統由一臺2XZ-2型旋片式真空泵和一只真空緩沖容器組成。緩沖容器采用透明有機玻璃制作，抽空飽和水時(shí)，可一直抽至緩沖容器內有水出現為止。

5.6  回壓控制系統

用于控制導流室出口壓力，該系統主要由頂部加載式回壓控制壓力調節器組成。當導流室出口壓力達到回壓閥頂部控制壓力時(shí)，回壓閥自動(dòng)打開(kāi)泄壓，確保出口壓力恒定�？刂茐毫Ρ仨氂脷怏w控制，以確�？刂凭�度，控制壓力值由壓力表顯示。

5.7  液壓機

大載荷：2000KN、承壓板間大距離：300mm、活塞直徑：Φ250mm、大行程：50mm、功率 0.75KW、電源：380Ac 50Hz，加載速度:3.5MPa/min。

5.8 壓力補償系統

保持閉合壓力的穩定，補償泵的另一個(gè)作用是當閉合壓力需要上升至上一閉合壓力時(shí)，由補償泵增壓判斷。

5.9 位移測量

 為宜測量范圍：0~±20mm、線(xiàn)性度＜0.05％、分辨率：0.01mm

傳感器對靜電感應和電磁場(chǎng)具有較強的抗干擾能力。

八、操作步驟

1．導流室空白試驗，空樣品室標定

1.1 將導流室上、下活塞、密封圈、金屬板裝入導流室，不加支撐劑；

1.2 將安裝好的導流定放在液壓機兩平板之間；

1.3 打開(kāi)油泵開(kāi)關(guān)升壓到小于第個(gè)閉合壓力以下某個(gè)壓力停泵，關(guān)油泵截止閥；

1.4 用補償泵升壓至第個(gè)閉合壓力停泵；

1.5用卡尺測量導流室上壓板到導流室上表面距離；

1.6用補償泵依次加載至每個(gè)閉合壓力，用卡尺測量導流室上壓板到導流室上表面距離，作為測量支撐劑充填厚度的基礎值。

2．導流室的準備

2.1 在液體進(jìn)口、出口及每一個(gè)測壓孔放入一個(gè)不銹鋼濾網(wǎng)；

2.2 將帶有密封圈的底部活塞放入導流室內；

2.3 將一片金屬板放在底部活塞的上面；

2.4 在導流室內加入一定量的支撐劑；

2.5 用刮平工具將試驗用的支撐劑刮平；

2.6 將另一片金屬板放在刮平的支撐劑上面；

2.7 將帶有“O”型圈的活塞放入導流室內；

2.8 將安裝好的導流室放在液壓機兩平板之間；

2.9 打開(kāi)油泵開(kāi)關(guān)升壓到小于第個(gè)閉合壓力以下某個(gè)壓力，停泵、關(guān)油泵截止閥；

3．抽空飽和水

3.1 關(guān)閉中間容器上閥門(mén)，打開(kāi)導流室測壓孔閥，真空泵閥；

3.2 打開(kāi)真空泵對導流室抽空；

3.3 抽空約30min左右，打開(kāi)中間容器上進(jìn)液閥，并打開(kāi)平流泵，向導流室注試驗介質(zhì)（阻尼器里預先注滿(mǎn)試驗介質(zhì)）；

3.4 繼續抽空，從真空緩沖容器中看到有試驗介質(zhì)流出時(shí)，關(guān)真空泵、關(guān)抽真空閥；

4．導流能力測試

4.1用補償泵升壓至第個(gè)閉合壓力停泵；

4.2 用游標卡尺測量導流室上壓板到導流室上表面距離。

4.3 接通平流泵、中間容器，導流室以及測壓管路；

4.4 開(kāi)平流泵，設定注入流量，向導流室注入實(shí)驗介質(zhì)，差壓穩定后記錄流量、壓差值。

4.5 用補償泵依次加載至每個(gè)閉合壓力，用卡尺測量導流室上壓板到導流室上表面距離。

4.6 向導流室注入實(shí)驗介質(zhì)，壓差穩定后記錄不同閉合壓力下流量、壓差值。

4.7 用達西公式計算支撐劑的滲透率和裂縫導流能力；

九、工作流程圖

更新時(shí)間：2024/8/6 9:39:24

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