一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀及其應用的制作方法
【專利摘要】一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，包括樣品杯、與所述樣品杯相連的模擬環境壓力管路、起泡管路；在所述的樣品杯內還設置有測溫儀；與所述樣品杯的上部設置有回壓閥，在所述樣品杯的底部設置有第一閥門；在所述樣品杯的周圍設置有由溫度控制器控溫的加熱套。本發明所述回壓閥的作用是控制初始流入樣品杯中的泡沫壓力值達到測試壓力；所述調壓器連接第一氮氣瓶，所述調壓器的作用是控制第一氮氣瓶通入樣品杯中的氣體的壓力到達測試壓力；所述樣品杯上部插入探針溫度表，樣品杯裝入加熱套中，加熱套連接有溫度控制器。本發明能夠實現準確測試高溫高壓狀態下泡沫壓裂液的靜態濾失量。
【專利說明】-種高溫高壓泡沫靜態濾失儀及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀及其應用，屬于石油天然氣用泡沫壓裂 液參數測試的【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 泡沫壓裂液是一種W氣體為分散相、液體為分散介質的均勻分散體系，泡沫壓裂 液的該種特殊結構使它相對于常規水基壓裂液具有粘彈性強、攜砂能力強、濾失量低、對儲 層傷害小、返排能力強等優勢。目前國內對泡沫壓裂液的現場應用及室內研究都處于起步 階段。泡沫壓裂液的評價體系尚不完善，部分傳統的水基壓裂液性能評價方法不再對該種 泡沫流體適用，尤其在采用傳統設備和方法對泡沫壓裂液進行靜態濾失測定時，由于泡沫 壓縮性及熱膨脹性都較強，測試過程中不能保證壓裂液的泡沫質量，即泡沫中的氣體占總 體積的比例，維持穩定，無法得到正確的實驗數據。
[0003] 例如；中國專利CN203452768U公開的一種高溫高壓靜濾失儀，該靜態濾失儀需要 在常溫常壓下預先將樣品倒入漿杯，采用加熱套將漿杯溫度升到設定溫度后，采用氣體調 壓閥調節杯漿的上下兩端氣體壓力分別為6(K)psi和l(K)psi，從而使杯漿中的樣品上下兩 端形成5(K)psi的壓力差，在壓力差的作用下樣品通過濾紙濾出，使用計量裝置測定樣品的 濾失量。該種濾失設備和測量方法對常規的不可壓縮和熱膨脹性較小的水基壓裂液樣品 是可行的，但如果樣品換成泡沫壓裂液，當泡沫質量為60%時，常溫常壓（溫度25°C、壓力 1.013Pa)下將泡沫加入杯漿，測試過程中兩端壓力差升高到500Psi，溫度由常溫升高到的 80°C后，根據氣體狀態方程，杯漿中高壓高溫狀態下泡沫中的氣體相對于常溫常壓下將會 被壓縮28. 7倍，導致泡沫質量嚴重下降，所測得濾失數據無法表征泡沫質量為60%的泡沫 壓裂液所具有真實靜濾失特性。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀。本發明能夠實 現準確測試高溫高壓狀態下泡沫壓裂液的靜態濾失量，該高溫高壓泡沫靜態濾失儀具有操 作簡單、可靠性強、經濟等特點。
[0005] 本發明還提供一種上述高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法。
[0006] 本發明技術方案在于：
[0007] 一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，包括樣品杯、與所述樣品杯相連的模擬環境壓力 管路、起泡管路；在所述的樣品杯內還設置有測溫儀；與所述樣品杯的上部設置有回壓閥， 在所述樣品杯的底部設置有第一閥口；在所述樣品杯的周圍設置有由溫度控制器控溫的加 熱套。在本發明中，所述回壓閥的作用是控制初始流入樣品杯中的泡沫壓力值達到測試壓 力；樣品杯上部連接調壓器，所述調壓器連接第一氮氣瓶，所述調壓器的作用是控制第一氮 氣瓶通入樣品杯中的氣體的壓力到達測試壓力；所述樣品杯上部插入探針溫度表，樣品杯 裝入加熱套中，加熱套連接有溫度控制器，通過溫度控制器調節加熱套的加熱溫度，通過探 針溫度表顯示樣品杯內部溫度；所述樣品杯下部罐底可打開、采用螺紋密封結構與罐壁連 接，樣品杯下部還連接有第一閥口。
[000引根據本發明優選的，所述模擬環境壓力管路包括與所述樣品杯相連的第一氮氣 瓶、調壓器和第二閥口。
[0009] 根據本發明優選的，所述起泡管路包括順次連接的第二氮氣瓶、氣體流量計、第= 閥口和單向閥；還包括由平流累驅替的起泡液中間容器；所述單向閥通過泡沫發生器和第 五閥口與所述樣品杯相連，所述起泡液中間容器排液口通過第四閥口、泡沫發生器和第五 閥口與所述樣品杯相連。
[0010] 根據本發明優選的，所述測溫儀為探針溫度表；在所述回壓閥和樣品杯之間設置 有第六閥口。
[0011] 根據本發明優選的，所述第二氮氣瓶與所述氣體流量計之間采用內徑為3mm不誘 鋼管線連通；所述樣品杯為不誘鋼圓桶形密封罐。
[0012] 根據本發明優選的，所述樣品杯包括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋 連接；在所述樣品杯內設置有濾紙。
[0013] 一種上述高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法，包括如下步驟：
[0014] (1)排空：
[0015] 打開第六閥口、第五閥口、第S閥口、第一閥口；關閉第二閥口、第四閥口；設定回 壓閥的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計，設定氣體流量為標況下30?50mL/min，保持 排空 10-20min ;
[0016] 似形成泡沫：
[0017] 打開第六閥口、第五閥口、第S閥口、第四閥n，關閉第二閥口、第一閥n，設定回 壓閥控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器，調節加熱套溫度升高到相比測試溫度高 4?5°C，打開平流累，設定驅替速度為Qjj = 5血/min?10血/min,打開氣體流量計，設定 _ Q巧P留T.'則 氣體流量Q氣=P T ，其中P常為常壓，P常二0. 1013MPa ;P測為測試壓力，MPa ;T常為常 A則玉常 溫，T常二298. 5K，T胃為測試溫度，°C ;從回壓閥中流出液體開始計時，保持10-15min后，關 閉第六閥口、第五閥口、第=閥口、第一閥口，關閉氣體流量計及平流累；
[001引 （3)靜態濾失測試；
[0019] 調節調壓器使流出第一氮氣瓶的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥口、第一閥 n，分別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
[0020] 根據本發明優選的，在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設置濾紙。此處設計 在于，排空所述樣品杯內的氣體雜質。
[0021] 本發明的有益效果：
[0022] 本發明所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀克服了現有測量裝置的不足，能夠實現準確 測試高溫高壓狀態下泡沫壓裂液的靜態濾失量。
[0023] 本發明所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀，耐壓性強，且操作簡單、安全可靠。
[0024] 本發明所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀制造成本低，易于在各油田、科研院校、實驗 室等部口普及。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，但不限于此。
[0026] 圖1為本發明結構示意圖；
[0027] 在圖1中，1、樣品杯；2、回壓閥；3、加熱套；4、溫度控制器；5、濾紙；6、探針溫度 表；7、泡沫發生器；8、單向閥；9、氣體流量計；10、第二氮氣瓶；11、第一氮氣瓶；12、起泡液 中間容器；13、平流累；14、調壓器；15、第二閥口；16、第六閥口；17、第五閥口；18、第S閥 口；19、第四閥口；20、第一閥口。
【具體實施方式】
[002引下面結合實施例和說明書附圖對本發明做詳細的說明，但不限于此。
[0029] 如圖1所示。
[0030] 實施例1、
[0031] 一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，包括樣品杯1、與所述樣品杯1相連的模擬環境壓 力管路、起泡管路；在所述的樣品杯1內還設置有測溫儀；與所述樣品杯1的上部設置有回 壓閥2,在所述樣品杯1的底部設置有第一閥口 20 ;在所述樣品杯1的周圍設置有由溫度控 制器4控溫的加熱套3。
[0032] 所述模擬環境壓力管路包括與所述樣品杯1相連的第一氮氣瓶11、調壓器14和第 二閥口 15。
[0033] 所述起泡管路包括順次連接的第二氮氣瓶10、氣體流量計9、第司詞口 18和單向 閥8 ;還包括由平流累13驅替的起泡液中間容器12 ;所述單向閥13通過泡沫發生器7和第 五閥口 17與所述樣品杯1相連，所述起泡液中間容器12排液口通過第四閥口 19、泡沫發生 器7和第五閥口 17與所述樣品杯1相連。
[0034] 所述測溫儀為探針溫度表6 ;在所述回壓閥2和樣品杯1之間設置有第六閥口 16。
[0035] 實施例2、
[0036] 如實施例1所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其區別在于，所述第二氮氣瓶 10與所述氣體流量計9之間采用內徑為3mm不誘鋼管線連通；所述樣品杯1為不誘鋼圓桶 形密封罐。
[0037] 所述樣品杯1包括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋連接；在所述樣品 杯1內設置有濾紙。
[003引實施例3、
[0039] 一種如實施例1所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法，包括如下步驟：
[0040] (4)排空；
[004U 打開第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第一閥口 20 ;關閉第二閥口 15、第 四閥口 19 ;設定回壓閥2的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計9,設定氣體流量為標況下 30?50血/min,保持排空10-20min ;
[00創 妨形成泡沫：
[0043] 打開第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第四閥口 19,關閉第二閥口 15、第一 閥口 20,設定回壓閥2控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器4,調節加熱套3溫度升 高到相比測試溫度高4?5°C，打開平流聚13,設定驅替速度為Q液二5mL/min?lOmL/min， 。常 Tfj 打開氣體流量計9,設定氣體流量Q氣=^ ?，其中P常為常壓，P常二0. 1013MPa ;P測 而I] I常 為測試壓力，MPa ;Ts為常溫，Ts = 298. 5K，T胃為測試溫度，°C ;從回壓閥2中流出液體開 始計時，保持l〇-15min后，關閉第六閥口 16、第五閥口 17、第S閥口 18、第一閥口 20,關閉 氣體流量計9及平流累13 ;
[0044] (6)靜態濾失測試：
[0045] 調節調壓器使14流出第一氮氣瓶11的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥口 15、 第一閥口 20,分別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
[0046] 實施例4、
[0047] 如實施例2所述的高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法，與實施例3的區別在于， 在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設置濾紙。
【權利要求】
1. 一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，該濾失儀包括樣品杯、與所述樣品杯相 連的模擬環境壓力管路、起泡管路；在所述的樣品杯內還設置有測溫儀；與所述樣品杯的 上部設置有回壓閥，在所述樣品杯的底部設置有第一閥門；在所述樣品杯的周圍設置有由 溫度控制器控溫的加熱套。
2. 根據權利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，所述模擬環境 壓力管路包括與所述樣品杯相連的第一氮氣瓶、調壓器和第二閥門。
3. 根據權利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，所述起泡管路 包括順次連接的第二氮氣瓶、氣體流量計、第三閥門和單向閥；還包括由平流泵驅替的起泡 液中間容器；所述單向閥通過泡沫發生器和第五閥門與所述樣品杯相連，所述起泡液中間 容器排液口通過第四閥門、泡沫發生器和第五閥門與所述樣品杯相連。
4. 根據權利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，所述測溫儀為 探針溫度表；在所述回壓閥和樣品杯之間設置有第六閥門。
5. 根據權利要求2所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，所述第二氮氣 瓶與所述氣體流量計之間采用內徑為3_不銹鋼管線連通；所述樣品杯為不銹鋼圓桶形密 封罐。
6. 根據權利要求1所述的一種高溫高壓泡沫靜態濾失儀，其特征在于，所述樣品杯包 括罐體和罐底，所述罐底與所述罐體通過螺紋連接；在所述樣品杯內設置有濾紙。
7. -種如權利要求1-6任意一項所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法，其特征在 于，該方法包括如下步驟： (1) 排空： 打開第六閥門、第五閥門、第三閥門、第一閥門；關閉第二閥門、第四閥門；設定回壓閥 的流出壓力為大氣壓，打開氣體流量計，設定氣體流量為標況下30?50mL/min，保持排空 l〇-20min； (2) 形成泡沫： 打開第六閥門、第五閥門、第三閥門、第四閥門，關閉第二閥門、第一閥門，設定回壓閥 控制濾出壓力到測試壓力，打開溫度控制器，調節加熱套溫度升高到相比測試溫度高4? 5°C，打開平流泵，設定驅替速度為Qs= 5mL/min?10mL/min，打開氣體流量計，設定氣體
,其中P常為常壓，P常=〇?l〇13MPa;P測為測試壓力，MPa;T常為常溫， T常=298. 5K，Ts為測試溫度，°C;從回壓閥中流出液體開始計時，保持10_15min后，關閉 第六閥門、第五閥門、第三閥門、第一閥門，關閉氣體流量計及平流泵； (3) 靜態濾失測試： 調節調壓器使流出第一氮氣瓶的氣體壓力升到測試壓力，打開第二閥門、第一閥門，分 別記錄測量溫度和測試壓力下的濾出液體和濾出氣體的體積。
8. 根據權利要求7所述的一項所述高溫高壓泡沫靜態濾失儀的應用方法，其特征在 于，在步驟（1)排空之前，在所述樣品杯底部設置濾紙。
【文檔編號】G01N33/00GK104502552SQ201510034051
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月22日 優先權日:2015年1月22日
【發明者】李賓飛, 呂其超, 李兆敏, 盧擁軍, 張昀, 李松巖, 邱曉惠 申請人:中國石油大學(華東)
專業數控銑床產品供應商
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