本發(fā)明屬于技術(shù)測量領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高壓顆粒強度測定裝置，適用于油田調(diào)剖堵水用顆粒在高溫高壓條件下顆粒強度的測定。

背景技術(shù)：
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注水開發(fā)是我國油田開采的主要方式，但油田長期注水開發(fā)導(dǎo)致地層的非均質(zhì)性加劇，使油田開發(fā)中后期含水上升過快，含水指數(shù)急劇升高，影響最終采收率。調(diào)剖堵水技術(shù)是目前改善地層非均質(zhì)性，實現(xiàn)油田控水增油的有效手段。顆粒類調(diào)流劑以其粒徑和強度可控、優(yōu)先封堵高滲透層、有效期長等優(yōu)點，成為調(diào)剖堵水中重要的一種調(diào)流體系。當(dāng)顆粒水溶液體系注入地層后，通過膨脹、變形進入到地層深部，達(dá)到深部調(diào)剖的目的。所使用的顆粒要具有一定的強度，既能夠保證顆粒以變形的形式進入到地層深部，又能達(dá)到使深部液流轉(zhuǎn)向的目的。因此，水溶液中顆粒強度是調(diào)剖堵水方案設(shè)計的重要參數(shù)，也是評價顆粒調(diào)剖性能的重要指標(biāo)。然而對于我國某些高溫高壓油藏，油藏溫度高達(dá)130℃，在該條件下，使用常規(guī)方法難以測定顆粒強度。

中國專利CN204116175U公開了一種柔性顆粒強度測定裝置，包括液相色譜泵，有機玻璃可視管，數(shù)據(jù)采集器，量筒和底座；將裝有柔性顆粒的有機玻璃可視管置于底座上，開啟液相色譜泵，使柔性顆粒溶液通過有機玻璃可視管底部的濾膜，記錄管中壓力隨出口量筒中溶液注入量的變化關(guān)系，認(rèn)為趨于平穩(wěn)的壓力為柔性顆粒的強度。然而，該裝置只能測定水溶液中顆粒在常溫常壓條件下的強度，對于剛性顆粒的強度測定也有一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)對高溫高壓下水溶液中顆粒強度難以測定的問題，提供一種調(diào)剖堵水用顆粒強度測定裝置。

本發(fā)明的目的按以下技術(shù)方案實現(xiàn)，所述的測定顆粒強度的裝置，包括平流泵，油浴鍋，篩網(wǎng)罐，篩網(wǎng)(孔徑范圍可調(diào))，手搖泵，回壓閥和數(shù)據(jù)采集器。

所述篩網(wǎng)罐和管線材質(zhì)為不銹鋼，可承受壓力50MPa，置于高溫油浴鍋中，篩網(wǎng)罐內(nèi)部設(shè)置有活塞、篩網(wǎng)和濾膜，其中篩網(wǎng)位于活塞和濾膜之間；

所述平流泵通過管線一和閥門一與篩網(wǎng)罐中活塞所在入口端相連，所述篩網(wǎng)罐中濾膜所在出口端通過管線二和閥門二與回壓閥相連；

所述數(shù)據(jù)采集器通過管線三和閥門三與篩網(wǎng)罐相連。

上述濾膜位于篩網(wǎng)罐底部出口端，其作用是防止通過篩網(wǎng)的顆粒堵塞管線二。

篩網(wǎng)上分布有圓孔，孔徑分別為1mm、3mm和5mm三種規(guī)格，其作用為使顆粒通過時產(chǎn)生壓力。

上述平流泵為2PB00C系列平流泵。

上述數(shù)據(jù)采集器為KDP-201。

使用方法為將顆粒水溶液放入篩網(wǎng)罐中活塞和篩網(wǎng)之間，開啟油浴鍋和數(shù)據(jù)采集器，待數(shù)據(jù)采集器示數(shù)平穩(wěn)后視為達(dá)到預(yù)設(shè)的高溫高壓條件，啟動平流泵推動活塞直到壓力達(dá)到設(shè)定的保護壓力。由突破壓力、通過率、保護壓力時間三個參數(shù)來表征顆粒強度。

其中，保護壓力時間為從初始壓力上升到設(shè)定的保護壓(其值為回壓閥壓力加上10MPa)所用的時間；突破壓力為臺階壓力減去初始壓力；通過率為顆粒通過篩網(wǎng)的百分比。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種顆粒強度測定裝置解決了高溫高壓條件下液體中顆粒強度的測定問題，實現(xiàn)了不同粒徑顆粒調(diào)驅(qū)劑強度的快速測定，方法簡單，操作方便，實用性強，尤其適用于調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)中復(fù)雜地層條件下顆粒強度的測定。

附圖說明:

圖1是本發(fā)明高溫高壓顆粒強度測定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a是孔徑為1mm的可拆卸篩網(wǎng)示意圖。

圖2b是孔徑為3mm的可拆卸篩網(wǎng)示意圖。

圖2c是孔徑為5mm的可拆卸篩網(wǎng)示意圖。

圖3是篩網(wǎng)罐剖面圖。

圖4是本發(fā)明所述裝置用于測定生物調(diào)流劑溶液顆粒強度的壓力曲線圖。

圖5是本發(fā)明所述裝置用于測定加入0.5％交聯(lián)劑并常溫下放置一天后的生物調(diào)流劑溶液顆粒強度的壓力曲線圖。

圖6是本發(fā)明所述裝置用于測定橡膠調(diào)流劑溶液顆粒強度的壓力曲線圖。

其中，1—平流泵；2—管線一；3—閥門一；4—篩網(wǎng)罐；5—活塞；6—篩網(wǎng)；7—濾膜；8—油浴鍋；9—管線二；10—閥門二；11—回壓閥；12—手搖泵；13—管線三；14—閥門三；15—數(shù)據(jù)采集器。

具體實施方式:

以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)對高溫高壓水溶液中的顆粒強度難以測定問題，本發(fā)明提供了一種如圖1所示的顆粒強度測定裝置，包括平流泵1，篩網(wǎng)罐4，油浴鍋8，回壓閥11和數(shù)據(jù)采集器15。

所述篩網(wǎng)罐4豎直置于油浴鍋8中；所述篩網(wǎng)罐4內(nèi)部分別設(shè)置有活塞5、篩網(wǎng)6和濾膜7；

所述平流泵1通過管線一2和閥門一3與篩網(wǎng)罐4中活塞所在一端相連，所述篩網(wǎng)罐4中濾膜所在一端通過管線二9和閥門二10與回壓閥11相連。

所述數(shù)據(jù)采集器15通過管線三13和閥門三14與篩網(wǎng)罐4頂部相連。

所述篩網(wǎng)6為布滿圓孔的金屬圓片，安裝于篩網(wǎng)罐4內(nèi)部，可拆卸，圓孔的規(guī)格為1mm、3mm和5mm。

所述濾膜7安置在篩網(wǎng)罐底部，可拆卸，目數(shù)為100目，其作用是防止通過的顆粒堵塞管線。

所述平流泵為2PB00C系列平流泵；所述數(shù)據(jù)采集器15為KDP-201。

在使用本實施例提供的高溫高壓顆粒強度測定裝置時，首先選擇與顆粒粒徑相匹配的篩網(wǎng)，以顆粒剛好不能通過篩網(wǎng)為宜，將一定體積的待測顆粒溶液置于篩網(wǎng)罐4內(nèi)的活塞5與篩網(wǎng)6之間，將篩網(wǎng)罐4按照圖1的順序安裝，將回壓閥設(shè)定一個初始值(防止溫度高于100℃時，待測顆粒溶液蒸發(fā))，開啟油浴鍋8，同時開啟數(shù)據(jù)采集器15，待數(shù)據(jù)采集器15示數(shù)穩(wěn)定，則認(rèn)為篩網(wǎng)罐4內(nèi)部的溫度已達(dá)油浴鍋8的溫度，開啟平流泵1，使平流泵1勻速推動活塞5，在顆粒接觸篩網(wǎng)前壓力平穩(wěn)，直到活塞5直接擠壓待測顆粒于篩網(wǎng)6上，壓力出現(xiàn)上升，部分顆粒會通過篩網(wǎng)6，直到壓力過大時，停止平流泵1，保存記錄的數(shù)據(jù)，分析其保護壓力時間、突破壓力與通過率，通過上述三個數(shù)據(jù)來表征該待測顆粒的強度。

其中，保護壓力時間為從初始壓力上升到設(shè)定的保護壓(其值為回壓閥壓力加上10MPa)所用的時間；突破壓力為臺階壓力減去初始壓力；通過率為顆粒通過篩網(wǎng)的百分比。

該高溫高壓強度測定裝置解決了溶液中顆粒在高溫高壓條件下強度的測定問題，實現(xiàn)了不同粒徑顆粒強度的測定，測試方法簡單，操作方便，實用性強。

性能測試1：

選定生物顆粒調(diào)流劑溶液作為測定對象，其強度測定方法如下：

選取篩網(wǎng)6的孔徑為5mm，在篩網(wǎng)罐4中注入濃度為100g/l、平均粒徑為5mm的生物顆粒調(diào)流劑溶液，使用手搖泵12將回壓閥11壓力設(shè)定為3MPa，油浴鍋8的溫度設(shè)定為130℃，同時開啟數(shù)據(jù)采集器15，待數(shù)據(jù)采集器15示數(shù)穩(wěn)定，則認(rèn)為篩網(wǎng)罐4內(nèi)部的溫度即顆粒溶液的溫度已達(dá)到130℃，設(shè)定平流泵1的流量為1mL/min，平流泵1勻速推動活塞5，在顆粒接觸篩網(wǎng)前壓力平穩(wěn)，直到活塞5直接擠壓該生物顆粒于篩網(wǎng)6上，壓力出現(xiàn)快速上升，上升到一定程度，會出現(xiàn)壓力上升減緩甚至穩(wěn)定，一小段時間后壓力繼續(xù)快速上升，數(shù)據(jù)采集器15的壓力曲線圖上出現(xiàn)“臺階”，直到壓力達(dá)到13MPa，停止平流泵1，保存記錄的數(shù)據(jù)，打開篩網(wǎng)罐4記錄其5mm篩網(wǎng)通過率，其壓力測定結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，該生物調(diào)流劑顆粒在130℃、3MPa下的保護壓力時間為540s，突破壓力為1.4MPa，5mm篩網(wǎng)通過率為95％。

性能測試2：

在性能測試1的基礎(chǔ)上，向生物調(diào)流劑中加入0.5％的交聯(lián)劑，常溫下放置一天后，測定其強度，其強度測定方法如下：

選取篩網(wǎng)6的孔徑為5mm，在篩網(wǎng)罐4中注入加入0.5％交聯(lián)劑的濃度為100g/l、平均粒徑為5mm的生物顆粒調(diào)流劑溶液，使用手搖泵12將回壓閥11壓力設(shè)定為3MPa，油浴鍋8的溫度設(shè)定為130℃，同時開啟數(shù)據(jù)采集器15，待數(shù)據(jù)采集器15示數(shù)穩(wěn)定，則認(rèn)為篩網(wǎng)罐4內(nèi)部的溫度即顆粒溶液的溫度已達(dá)到130℃，設(shè)定平流泵1的流量為1mL/min，平流泵1勻速推動活塞5，在顆粒接觸篩網(wǎng)前壓力平穩(wěn)，直到活塞5直接擠壓該生物顆粒于篩網(wǎng)6上，壓力出現(xiàn)快速上升，上升到一定程度，會出現(xiàn)壓力上升減緩甚至穩(wěn)定，一小段時間后壓力繼續(xù)快速上升，數(shù)據(jù)采集器15的壓力曲線圖上出現(xiàn)“臺階”，直到壓力達(dá)到13MPa，停止平流泵1，保存記錄的數(shù)據(jù)，打開篩網(wǎng)罐4記錄其5mm篩網(wǎng)通過率，其壓力測定結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，加入0.5％交聯(lián)劑的生物調(diào)流劑顆粒在130℃、3MPa下的保護壓力時間為430s，突破壓力為0.85MPa，5mm篩網(wǎng)通過率為95％。與性能測試2相比可知，在加入0.5％的交聯(lián)劑并常溫下放置一天后，該生物調(diào)流劑顆粒的保護壓力時間減小，突破壓力減小，既該體系中顆粒的強度下降。

性能測試3：

選定橡膠顆粒溶液作為測定對象，其強度測定方法如下：

選取篩網(wǎng)6的孔徑為3mm，在篩網(wǎng)罐4中注入濃度為100g/l、平均粒徑為3.5mm的橡膠顆粒調(diào)流劑溶液，使用手搖泵12將回壓閥11壓力設(shè)定為3MPa，油浴鍋8的溫度設(shè)定為130℃，同時開啟數(shù)據(jù)采集器15，待數(shù)據(jù)采集器15示數(shù)穩(wěn)定，則認(rèn)為篩網(wǎng)罐4內(nèi)部的溫度即顆粒溶液的溫度已達(dá)到130℃，設(shè)定平流泵1的流量為1mL/min，平流泵1勻速推動活塞5，在顆粒接觸篩網(wǎng)前壓力平穩(wěn)，直到活塞5直接擠壓該生物顆粒于篩網(wǎng)6上，壓力出現(xiàn)快速上升，上升到一定程度，會出現(xiàn)壓力上升減緩甚至穩(wěn)定，一小段時間后壓力繼續(xù)快速上升，數(shù)據(jù)采集器15的壓力曲線圖上出現(xiàn)“臺階”，直到壓力達(dá)到13MPa，停止平流泵1，保存記錄的數(shù)據(jù)，打開篩網(wǎng)罐4記錄其3mm篩網(wǎng)通過率，其壓力測定結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，該橡膠調(diào)流劑顆粒在130℃、3MPa下的保護壓力時間為485s，突破壓力為3.98MPa，3mm篩網(wǎng)通過率為70％。對比圖4可得：該橡膠調(diào)流劑顆粒強度比生物調(diào)流劑顆粒強度大的多。