详细内容

NYL-2000D型裂缝导流能力实验平台

一、实验的目的和意义

压裂作业是煤层气生产中对低渗煤藏增产改造的主要手段。压裂作业的增产效果与支撑裂缝的导流能力密切相关，导流能力取决于裂缝的宽度和裂缝闭合后支撑剂的渗透率。因此，只有对不同来源的支撑剂在压裂作业进行优选和质量控制，才能保证佳的施工设计，导流能力测量仪是对不同的支撑剂在压裂作业进行优选和质量控制测试的仪器，也可对工作液（压裂液）对裂缝导流能力伤害情况作出评价。

二、仪器基本原理

裂缝导流仪是按照API标准研制的。它可在标准实验条件下模拟井下压力、温度评价裂缝支撑剂对不同压裂液的导流能力，从而对各种支撑剂压裂液进行性能对比，测试方法如下：

1．用液压机对装有支撑剂的测试室施加不同的闭合压力，使支撑 剂处半稳定状态。

2．对支撑剂层注入试验液，通过各种传感器和计算机定时采集，对每一闭合压力下的裂缝宽度、压差等进行计量。

3．用达西公式计算支撑剂层的渗透率和裂缝导流能力，对压裂液对导流能力的伤害作出评价。

4．重复此过程直到所要求的各种闭合压力和流速都被评估。

5．将测试室加热到煤藏温度，再对支撑剂层进行测试。

三、仪器系统流程

本仪器由以下各部件组成：

1．符合API标准的线性流导流室（径向流导流室），测试面积64.5㎝²支撑剂上、下端可加岩模，附拆卸工具。

2．液压机及压力补偿系统；

3．线性位移传感器；

4. 试验液体驱替系统，包括驱替泵及脉冲压力阻尼器等；

5. 压差计、压力传感器；

6．回压调节系统；

7．天平；

8．加热及温控系统；

9．真空系统；

10．自动控制系统；

四、主要技术指标

1．液体流速范围：0～20mL/min；

2．测试压力：大10MPa；

3．操作温度：室温～200℃、精度：±1℃；

4．闭合压力：0～120MPa；

5．支撑剂厚度：0.25～1.27cm；

6．液体压差：ΔP(0－10Kpa)、精度0.25%F.S；

7．导流能力：0-1200µm²_·cm；

8．渗透率：0-2000µm²；

9．位移：±20mm，准确度：0.003mm；

10．工作流体：油、水、压裂液等。

五、组成仪器各系统概述

5.1  平流泵

流量调节范围：0.01~20ml/min、工作压力：6000PSI、精度：＜±1％，工作电压：220V±10％、50Hz±2Hz、功率消耗：75W。

该泵具有压力测量和过压、欠压保护系统，使泵系统工作安全可靠。工作参数设置采用键盘输入，触摸式按键操作，具有四位数据显示，直观操作方便。

5.2  预热器

在要求加温的试验中，为了保证试验在所需的温度下进行，需对注入流体进行预热，确保注入流体与导流室温度等保持一致，该预热器加热功率500W，控温范围：室温～180℃。

5.3  导流室

仪器使用的导流室严格按API标准规定的线性流导流室生产，支撑剂充层厚度0.25～1.27cm可调,测试面积64.5cm²，大载荷能力1200KN，工作温度180℃、内部大压力10MPa、上下活塞、金属板、导流室均采用高强度不锈钢材料制作，有一定的耐蚀能，具有很大的耐压能力，确保在试验压力下不产生塑性变形，导流室滤网采用不锈钢金属粉沫压制而成，厚度3mm，滞留颗粒粒径小于65µm。

5.4  差压传感器

选用DP1300-A-C-2-S₂型差压变送器，其量程10Kpa，精度0.2%F·S。该变送器使用对象为液体或气体。

输出：4～20mADC、电源：24VDC

5.5  真空系统

真空系统用于对导流室、管线内的气体进行排空，确保试验在测试液单向流下进行，保证测试压的稳定。

该系统由一台2XZ-2型旋片式真空泵和一只真空缓冲容器组成。缓冲容器采用透明有机玻璃制作，抽空饱和水时，可一直抽至缓冲容器内有水出现为止。

5.6  回压控制系统

用于控制导流室出口压力，该系统主要由顶部加载式回压控制压力调节器组成。当导流室出口压力达到回压阀顶部控制压力时，回压阀自动打开泄压，确保出口压力恒定。控制压力必须用气体控制，以确保控制精度，控制压力值由压力表显示。

5.7  液压机

大载荷：2000KN、承压板间大距离：300mm、活塞直径：Φ250mm、大行程：50mm、功率 0.75KW、电源：380Ac 50Hz，加载速度:3.5MPa/min。

5.8 压力补偿系统

保持闭合压力的稳定，补偿泵的另一个作用是当闭合压力需要上升至上一闭合压力时，由补偿泵增压判断。

5.9 位移测量

 为宜测量范围：0~±20mm、线性度＜0.05％、分辨率：0.01mm

传感器对静电感应和电磁场具有较强的抗干扰能力。

八、操作步骤

1．导流室空白试验，空样品室标定

1.1 将导流室上、下活塞、密封圈、金属板装入导流室，不加支撑剂；

1.2 将安装好的导流定放在液压机两平板之间；

1.3 打开油泵开关升压到小于第个闭合压力以下某个压力停泵，关油泵截止阀；

1.4 用补偿泵升压至第个闭合压力停泵；

1.5用卡尺测量导流室上压板到导流室上表面距离；

1.6用补偿泵依次加载至每个闭合压力，用卡尺测量导流室上压板到导流室上表面距离，作为测量支撑剂充填厚度的基础值。

2．导流室的准备

2.1 在液体进口、出口及每一个测压孔放入一个不锈钢滤网；

2.2 将带有密封圈的底部活塞放入导流室内；

2.3 将一片金属板放在底部活塞的上面；

2.4 在导流室内加入一定量的支撑剂；

2.5 用刮平工具将试验用的支撑剂刮平；

2.6 将另一片金属板放在刮平的支撑剂上面；

2.7 将带有“O”型圈的活塞放入导流室内；

2.8 将安装好的导流室放在液压机两平板之间；

2.9 打开油泵开关升压到小于第个闭合压力以下某个压力，停泵、关油泵截止阀；

3．抽空饱和水

3.1 关闭中间容器上阀门，打开导流室测压孔阀，真空泵阀；

3.2 打开真空泵对导流室抽空；

3.3 抽空约30min左右，打开中间容器上进液阀，并打开平流泵，向导流室注试验介质（阻尼器里预先注满试验介质）；

3.4 继续抽空，从真空缓冲容器中看到有试验介质流出时，关真空泵、关抽真空阀；

4．导流能力测试

4.1用补偿泵升压至第个闭合压力停泵；

4.2 用游标卡尺测量导流室上压板到导流室上表面距离。

4.3 接通平流泵、中间容器，导流室以及测压管路；

4.4 开平流泵，设定注入流量，向导流室注入实验介质，差压稳定后记录流量、压差值。

4.5 用补偿泵依次加载至每个闭合压力，用卡尺测量导流室上压板到导流室上表面距离。

4.6 向导流室注入实验介质，压差稳定后记录不同闭合压力下流量、压差值。

4.7 用达西公式计算支撑剂的渗透率和裂缝导流能力；

九、工作流程图

更新时间：2024/5/19 22:32:01

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