一種脈沖加砂壓裂中間頂替液的泵注裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種脈沖加砂壓裂中間頂替液的栗注裝置，屬于油氣田開發(fā)研究
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖加砂壓裂，是在加砂壓裂過程中，通過專用混砂車脈沖式栗入一段支撐劑，再 脈沖式栗入一段純液體，進行反復交替循環(huán)加砂壓裂。支撐劑脈沖時間與純液體脈沖時間 之和為一個脈沖周期。
[0003] 脈沖加砂壓裂前置液注入與常規(guī)壓裂工藝一致，主要區(qū)別在于攜砂液階段支撐劑 以脈沖段塞形式注入，一段支撐劑、一段中間頂替液交替進行，支撐劑濃度逐級升高。前置 液階段可以栗注凍膠液或者滑溜水，攜砂液階段采用凍膠混合纖維注入，確保獲得穩(wěn)定的 支撐劑段塞，中間頂替液多采用滑溜水或者一定濃度的胍膠壓裂液。在施工末期，需要尾追 一個連續(xù)支撐劑段塞，使縫口位置有穩(wěn)定而均勻的支撐劑充填層。段塞式栗注工藝有利于 在裂縫中形成"通道"，中間頂替液把前一段支撐劑推入地層，形成一段支撐劑"支柱帶"，由 于中間頂替液的交替式注入，使支撐劑段塞達到隔離的狀態(tài)，使各"支柱"間留有一定空間 的支撐劑真空帶，液體破膠返排后便形成眾多的通道網(wǎng)絡(luò)。
[0004] 目前，對于脈沖加砂壓裂脈沖式注入所形成理想的支撐劑團，多是進行定性的描 述，不存在關(guān)于中間頂替液的栗入研究。2014年，吳順林等人在《一種實現(xiàn)裂縫高導流能力 的脈沖加砂壓裂新方法》中提出一種實現(xiàn)裂縫高導流能力的脈沖加砂壓裂新方法，并驗證 了不均勻充填層與均勻充填層的導流能力的關(guān)系，同時對支撐劑段塞的穩(wěn)定性和完整性等 進行過探索，但是也沒有就中間頂替液對不均勻充填層的影響和中間頂替液的栗入過程進 行充分的探究。國內(nèi)專利文件"用于水力壓裂模擬實驗的流體交替連續(xù)栗入裝置" (CN203515536U)中提出了栗入兩種實驗流體的實驗裝置，采用的是兩個高壓容器罐交替注 入，不能按照要求以既定的程序調(diào)節(jié)攜砂液的砂比以及添加其他添加劑。另外在其末尾只 設(shè)計了井口裝置，沒有設(shè)計支撐劑段塞的可視裝置，也不能達到液體的有效循環(huán)利用。國內(nèi) 專利文件"用于水力壓裂模擬實驗的攜砂流體栗注裝置"（CN204371292U)設(shè)計了一種攜砂 液的栗注模擬裝置，但是不能使中間頂替液與攜砂液的交替注入，也不能形成相應的支撐 劑段塞，無法優(yōu)選出適合的液體流量、栗注時間以及攜砂液濃度。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種脈沖加砂壓裂中間頂替液的栗注裝 置，該裝置對混砂車、儲液罐以及外部壓裂栗車機組等其他壓裂設(shè)備無縫嵌入式連接，通過 此裝置的控制實現(xiàn)支撐劑段塞和中間頂替液的脈沖式注入，并基于可視化平板對支撐劑段 塞進行清晰地記錄和分析。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] -種脈沖加砂壓裂中間頂替液栗注裝置，包括中間頂替液栗機組、混砂車栗機組、 儲液罐、電腦控制系統(tǒng)、模擬井筒和可視平板裂縫裝置，混砂車栗機組與中間頂替液栗機組 的出口共同接入模擬井筒，混砂車栗機組與中間頂替液栗機組的入口分別與儲液罐相連， 模擬井筒與可視平板裂縫裝置連接，電腦控制系統(tǒng)分別與混砂車栗機組、中間頂替液栗機 組連接;所述的混砂車栗機組用以栗入壓裂用的攜砂液，所述中間頂替液栗機組用以栗入 壓裂用的中間頂替液，所述儲液罐用以盛裝壓裂用的壓裂液基液，所述的可視平板裂縫裝 置用以從外部觀察支撐劑段塞的形成和分布，所述電腦控制系統(tǒng)用以控制混砂車栗機組和 中間頂替液栗機組進行間隔交替栗入。不同于目前現(xiàn)場加砂用一根管線的情況，本實用新 型的技術(shù)方案使用兩部栗機組交替栗入液體以實現(xiàn)支撐劑段塞的形成，最后在支撐劑段塞 之間形成無支撐劑填充的高導流通道。
[0008] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，混砂車栗機組包括加砂口、輸入管匯、輸出管匯、加砂裝 置、纖維添加裝置和混砂部分，加砂裝置包括加砂池和螺桿輸送裝置，加砂方式為螺旋加 砂。在加砂池中填砂并通過螺桿輸送裝置將支撐劑輸送至加砂口，通過控制螺桿的旋轉(zhuǎn)速 度對加砂速度進行控制調(diào)節(jié)，加入混砂車栗機組中的支撐劑、纖維和壓裂液基液充分混合 形成攜砂液。
[0009] 進一步優(yōu)選的，混砂車栗機組混砂部分的容積為200~300L，加砂速度為0~IOL/ min〇
[0010] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，模擬井筒包括外殼和內(nèi)套，外殼在縱向上設(shè)有一條間隙， 間隙與可視平板裂縫裝置連接；內(nèi)套與外殼旋轉(zhuǎn)連接，內(nèi)套管壁上沿周向分布有至少1列射 孔，每一列射孔的射孔數(shù)目各不相同。將模擬井筒設(shè)為雙層構(gòu)造，可以通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)套，選擇 需要的射孔數(shù)目，使具有特定射孔數(shù)目的這一列射孔與外殼的間隙對齊，即與可視平板裂 縫裝置聯(lián)通，來參與模擬井筒下的壓裂射孔情況，此時其他列的射孔則不能與可視平板裂 縫聯(lián)通。
[0011] 進一步優(yōu)選的，所述內(nèi)套管壁上沿周向分布有5列射孔，5列射孔的射孔數(shù)目分別 為6孔、7孔、8孔、9孔、10孔。
[0012] 進一步優(yōu)選的，模擬井筒的高度為1.2~1.5m，內(nèi)套內(nèi)徑為80mm~150mm。
[0013] 進一步優(yōu)選的，所述脈沖加砂壓裂中間頂替液栗注裝置還包括收集管匯，收集管 匯與可視平板裂縫裝置相連，收集管匯通過管匯與儲液罐相連?？梢暺桨辶芽p裝置的多余 液體通過收集管匯進行回收，重新返回到儲液罐中。
[0014] 進一步優(yōu)選的，所述收集管匯與儲液罐之間設(shè)有濾篩裝置和輸送栗。輸送栗有助 于將回收的液體充分輸送回儲液罐中；增加濾篩裝置，以防止回收的攜砂液中的支撐劑流 入儲液罐。
[0015] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，所述混砂車栗機組、中間頂替液栗機組接入模擬井筒的 一端均設(shè)有單向閥。以防止混砂車栗機組與中間頂替液栗機組之間相互倒灌。
[0016] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，所述混砂車栗機組、中間頂替液栗機組接入模擬井筒的 一端均設(shè)有電磁流量計。以精準便捷記錄混砂車栗機組、中間頂替液栗機組的栗送流量。
[0017] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，儲液罐的容積為400~500L，儲液罐上端設(shè)有攪拌器。攪 拌器能使胍膠與水能充分混合，避免魚眼的產(chǎn)生，以配制較好的壓裂液基液。
[0018] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，可視平板裂縫裝置為可調(diào)節(jié)縫寬的裂縫裝置，包括加壓 裝置，加壓裝置用以提供閉合壓力。通過可視平板裂縫裝置可以觀察支撐劑段塞在不同閉 合壓力下的形態(tài)以及穩(wěn)定性。
[0019] 進一步優(yōu)選的，縫寬調(diào)節(jié)范圍為2mm~10mm，可視平板裂縫裝置的高度為1.2~ 1.5m，可視平板裂縫裝置的長度為2~4m，可視平板裂縫裝置表面材質(zhì)為透明有機玻璃。
[0020] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，所述電腦控制系統(tǒng)分別與混砂車栗機組、中間頂替液栗 機組各自內(nèi)部的栗送時間裝置、管匯開關(guān)相連，電腦控制系統(tǒng)用以控制混砂車栗機組和中 間頂替液栗機組進行間隔交替栗入，控制參數(shù)包括脈沖時間、脈沖頻率、混砂車栗機組與中 間頂替液栗機組各自的栗送流量，所述脈沖時間為一個脈沖周期，所述一個脈沖周期為攜 砂液的栗入時間與中間頂替液的栗入時間之和，所述脈沖頻率為脈沖時間的倒數(shù)。
[0021 ]進一步優(yōu)選的，所述混砂車栗機組與中間頂替液栗機組的栗送流量均< 60L/min。 [0022]利用如上述所述脈沖加砂壓裂中間頂替液栗注裝置進行實驗操作時，包括步驟如 下：
[0023] (1)連接栗注裝置，檢測整個裝置的密封性；
[0024] (2)在儲液罐中，按照要求配置