一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置

1.本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置。


背景技术：

2.石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。
3.针对油气田选择压裂支撑剂时，通常需对针对其各方面的性能进行测试，然而现有的测试设备并不能一次性对其性能进行全方位测试，并且在测试中的岩石样品通常是在正常条件下直接做好的裂隙，并不能保证其裂隙与所测试环境的匹配性，同时现有设备在进行测量时经常会浪费掉一部分的油气样本以及压裂支撑剂，在浪费资源的同时对环境会造成一定的损耗。
4.因此，有必要提供一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置以解决上述问题。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，包括：
6.测试外壳，其左侧上端转动装配有填充仓，且所述测试外壳内部间隔为上下两个不等大的区域，分别设置有测试组件以及样品打孔组件；
7.填充密封组件，放置在所述填充仓中部，且固定装配在其底部内壁上；
8.油气混合罐，放置在所述测试外壳左侧，其下端的输出管上固定装配有两组压力泵，两组所述压力泵的输出管嵌装在所述测试组件内部，且所述油气混合罐上端设置有回收软管，所述回收软管另一端固定装配在所述填充密封组件上端。
9.进一步，作为优选，所述测试组件包括：
10.模拟钻井管道，放置在所述测试外壳内部，且嵌装在其上端隔层上下两端的内壁上，所述模拟钻井管道外端套装有分隔箱，且所述分隔箱内部设置有竖直横向以及竖直纵向两组间隔板，其中竖直横向间隔板固定装配在分隔箱左右两端以及底部的内壁上，竖直纵向间隔板则嵌装在分隔箱外部，且固定装配在测试外壳上端隔层上下以及前后的内壁上。
11.进一步，作为优选，竖直横向所述间隔板将分隔箱内部分为两个空间，其内固定装配有岩石样本，且两组所述压力泵的输出轴分别通入到两个空间内，其中岩石样本与分隔箱之间通过压力泵填充有油气混合物；
12.竖直纵向所述间隔板将分隔箱与测试外壳上端之间的区域分为左右两部分，其内填充有足量的水，且其内设置有控温组件。
13.进一步，作为优选，所述模拟钻井管道的管壁上开设有三组预留孔，每组预留孔包含有四个预留孔，所述分隔箱上端板为转动装配。
14.进一步，作为优选，所述样品打孔组件包括：
15.第一滑动架，固定装配在所述测试外壳下端隔层上下两端的内壁上，其中部滑动装配有第一滑动块，所述第一滑动块上端同轴固定装配有打孔杆，所述打孔杆上下两端均同轴固定装配有密封活塞一，所述打孔杆与模拟钻井管道同轴，且其上设置有打孔头，所述打孔头的数量与相对位置与预留孔等同。
16.进一步，作为优选，所述填充密封组件包括：
17.第二滑动架，固定装配在所述填充仓上下两端的内壁上，其上滑动装配有第二滑动块，所述第二滑动块下端同轴固定装配有密封调节组件，且所述密封调节组件上端与回收软管固定连接。
18.进一步，作为优选，所述密封调节组件上端设置有三组通料软管，三组所述通料软管另一端分别固定连接有一组混合罐，三组所述混合罐上端均固定连接在压裂支撑剂罐上，所述压裂支撑剂罐固定装配在固定架内，且所述固定架固定装配在填充仓背侧的内壁上，所述压裂支撑剂罐下端设置有开关阀。
19.进一步，作为优选，三组所述混合罐上均设置有溶液进入口，其外接有溶液输入装置，且三组混合罐内输入的溶液分别为一定浓度的酸溶液、碱溶液以及盐碱溶液。
20.进一步，作为优选，所述密封调节组件包括：
21.油气排出管，同轴固定装配在所述第二滑动块下端，其上同轴固定装配有等间距的七组密封活塞二，上侧六组所述密封活塞二套装在油气排出管外部，油气排出管下端嵌装在下侧的密封活塞二上，且上侧两组、四组与六组密封活塞二分别固定装配有一组支撑剂下料管，且三组所述支撑剂下料管上端分别连接一组通料软管。
22.进一步，作为优选，七组所述密封活塞二之间组成六个夹层，由上至下单数组夹层之间的油气排出管上开设有多组油气排出孔。
23.与现有技术相比，本发明提供了一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，具有以下有益效果：
24.本发明中，设置有样品打孔组件在一定的压力以及温度的情况下进行裂缝的制造，使裂缝更符合地下钻井的实际情况，从而能更加准确的测试压裂支撑剂的性能，同时其内的测试组件设置有竖直横向分隔板以及竖直纵向分隔板，将岩石样本分隔为四个对照组，同时其上方的填充密封组件的密封调节组件上设置有酸、碱以及盐碱三个不同的压裂支撑剂类型，又将每个对照组分别分为酸、碱以及盐碱三个类型，使装置可以充分测试出压裂支撑剂在多环境下的抗压性能，并且装置内使用的油气混合物可以最大程度上继续回收和利用，避免了测试过程中造成的资源浪费。
附图说明
25.图1为一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置结构示意图；
26.图2为一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置测试外壳内部结构示意图；
27.图3为一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置填充密封组件结构示意图；
28.图4为一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置密封调节组件结构示意图；
29.图5为一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置密封调节组件两次移动位置图；
30.图中：1、测试外壳；2、填充仓；3、测试组件；4、样品打孔组件；5、压力泵；6、油气混合罐；7、回收软管；8、填充密封组件；31、模拟钻井管道；32、分隔箱；33、间隔板；34、岩石样本；35、控温组件；36、预留孔；41、第一滑动架；42、第一滑动块；43、密封活塞一；44、打孔杆；45、打孔头；81、第二滑动架；82、第二滑动块；83、密封调节组件；84、通料软管；85、混合罐；86、溶液进入口；87、固定架；88、压裂支撑剂罐；89、开关阀；831、油气排出管；832、密封活塞二；833、支撑剂下料管；834、油气排出孔。
具体实施方式
31.请参阅图1～5，本发明提供了一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，包括：
32.测试外壳1，其左侧上端转动装配有填充仓2，且所述测试外壳1内部间隔为上下两个不等大的区域，分别设置有测试组件3以及样品打孔组件4；
33.填充密封组件8，放置在所述填充仓2中部，且固定装配在其底部内壁上；
34.油气混合罐6，放置在所述测试外壳1左侧，其下端的输出管上固定装配有两组压力泵5，两组所述压力泵5的输出管嵌装在所述测试组件3内部，且所述油气混合罐6上端设置有回收软管7，所述回收软管7另一端固定装配在所述填充密封组件8上端；
35.作为较佳实施例，当进行压裂支撑剂测试时，将待测试的压裂支撑剂放入到填充密封组件8中，油气混合罐6中则填充有一定浓度的油气混合物，打开填充仓2以及测试外壳1，将岩石样本34放置再测试外壳1上端的区域内，封闭填充仓2预计测试外壳1，打开两组压力泵5，使岩石样本34周围充满油气混合物，并且在两组压力泵5的作用下，使其内维持一定的压力水平，当其内的压力稳定时，驱动样品打孔组件4对岩石样本34进行打孔并制造裂隙，当裂隙制造完成后，样品打孔组件4回到初始位置，驱动填充密封组件8对岩石样本34的裂缝进行填充，待填充完成后继续驱动填充密封组件8，使测试组件3内的油气混合物由填充密封组件8排出，并通过回收软管7再次回到油气混合罐6内重复使用，同时在测试组件3内油气混合物排出的同时，压力泵5会持续向内输入油气混合物，从而使其内的压力保持稳定。
36.进一步，所述测试组件3包括：
37.模拟钻井管道31，放置在所述测试外壳1内部，且嵌装在其上端隔层上下两端的内壁上，所述模拟钻井管道31外端套装有分隔箱32，且所述分隔箱32内部设置有竖直横向以及竖直纵向两组间隔板33，其中竖直横向间隔板33固定装配在分隔箱32左右两端以及底部的内壁上，竖直纵向间隔板33则嵌装在分隔箱32外部，且固定装配在测试外壳1上端隔层上下以及前后的内壁上。
38.进一步，竖直横向所述间隔板33将分隔箱32内部分为两个空间，其内固定装配有岩石样本34，且两组所述压力泵5的输出轴分别通入到两个空间内，其中岩石样本34与分隔箱32之间通过压力泵5填充有油气混合物；
39.竖直纵向所述间隔板33将分隔箱32与测试外壳1上端之间的区域分为左右两部
分，其内填充有足量的水，且其内设置有控温组件35；
40.作为较佳实施例，所述分隔箱32与测试外壳1之间的区域为水浴加热层，其两端各设置有一组控温组件35，且两组控温组件35的温度不同，同时分隔箱32内部为油气混合层，其内放置有相对固定的岩石样本34以及充满剩余空间的油气混合物，其中所述岩石样本34为中心开孔完成且中部沿竖直横向间隔板33切开的两块岩石，同时两块岩石样本34在各自空间内有一定的余量，从而保证制造岩石裂隙时，不会对装置造成损害，并且两个空间分别接入两个压力泵5，使其内分别保持不同的压力值，如此岩石样本设置为四个对照组，设两种温度分别为a和b,两种压力分别为e和f,那么共生成四个对照组ae、af、be以及bf,可以充分测试出压裂支撑剂在多环境下的抗压性能，同时因为岩石样本34在分隔箱32内占据的空间较大，其内的油气混合物不能进行充分的热交换，同时其对应的外侧的水浴层会充分吸收或补充热量，使其内部两端的温度均保持稳定。
41.进一步，所述模拟钻井管道31的管壁上开设有三组预留孔36，每组预留孔36包含有四个预留孔36，所述分隔箱32上端板为转动装配；
42.作为较佳实施例，每组四个预留孔36对应四个对照组，三组预留孔36则对应三种不同酸碱度性质的压裂支撑剂。
43.进一步，所述样品打孔组件4包括：
44.第一滑动架41，固定装配在所述测试外壳1下端隔层上下两端的内壁上，其中部滑动装配有第一滑动块42，所述第一滑动块42上端同轴固定装配有打孔杆44，所述打孔杆44上下两端均同轴固定装配有密封活塞一43，所述打孔杆44与模拟钻井管道31同轴，且其上设置有打孔头45，所述打孔头45的数量与相对位置与预留孔36等同；
45.作为较佳实施例，初始状态下，上侧的密封活塞一43封闭模拟钻井管道31的下端，使测试组件3内部处于封闭状态，当测试组件3内的压力以及温度保持稳定后，启动第一滑动块42，使其上升，迅速使打孔杆44到达指定位置，并且打孔头45与模拟钻井管道31上的预留孔36一一对应，此时下侧的密封活塞一43再次封闭模拟钻井管道31的下端，使测试组件3处于封闭状态，气动缸打孔头45，使其对岩石样品34进行裂隙的制造，当裂隙制造完成后回到初始位置，在一定的压力以及温度的情况下进行裂缝的制造，使裂缝更符合地下钻井的实际情况，从而能更加准确的测试压裂支撑剂的性能。
46.进一步，所述填充密封组件8包括：
47.第二滑动架81，固定装配在所述填充仓2上下两端的内壁上，其上滑动装配有第二滑动块82，所述第二滑动块82下端同轴固定装配有密封调节组件83，且所述密封调节组件83上端与回收软管7固定连接。
48.进一步，所述密封调节组件83上端设置有三组通料软管84，三组所述通料软管84另一端分别固定连接有一组混合罐85，三组所述混合罐85上端均固定连接在压裂支撑剂罐88上，所述压裂支撑剂罐88固定装配在固定架87内，且所述固定架87固定装配在填充仓2背侧的内壁上，所述压裂支撑剂罐88下端设置有开关阀89。
49.进一步，三组所述混合罐85上均设置有溶液进入口86，其外接有溶液输入装置，且三组混合罐85内输入的溶液分别为一定浓度的酸溶液、碱溶液以及盐碱溶液；
50.作为较佳实施例，地下钻井的情况复杂多变，其岩石或油气混合的酸碱性质可能是酸、碱或盐碱，故在每个对照组上同时设置三种不同酸碱性质的对照组，从而探究不同的
酸碱环境对压力支撑剂性能的影响，进行试验时，打开开关阀89，使压裂支撑剂罐88内的压裂支撑剂分别流入到三组混合罐85内，同时分别由三个溶液进入口86注入适量的酸溶液、碱溶液或者盐碱溶液，待一段时间后，驱动第二滑动块82向下滑动，滑动至第一指定位置(图5a)时停止，打开混合罐85下端的小阀口，进行压裂支撑剂的注入，待注入完成后，继续驱动第二滑动块82向下滑动，滑动至第二指定位置(图5b)时停止，其内的油气混合物通过密封调节组件83排出，并通过回收软管7回到油气混合罐6内进行循环使用。
51.进一步，所述密封调节组件83包括：
52.油气排出管831，同轴固定装配在所述第二滑动块82下端，其上同轴固定装配有等间距的七组密封活塞二832，上侧六组所述密封活塞二832套装在油气排出管831外部，油气排出管831下端嵌装在下侧的密封活塞二832上，且上侧两组、四组与六组密封活塞二832分别固定装配有一组支撑剂下料管833，且三组所述支撑剂下料管833上端分别连接一组通料软管84。
53.进一步，七组所述密封活塞二832之间组成六个夹层，由上至下单数组夹层之间的油气排出管831上开设有多组油气排出孔834；
54.作为较佳实施例，初始状态下，最下侧密封活塞二832封闭模拟钻井管道31的上侧，使测试组件3内部处于封闭状态，三组支撑剂下料管833分别向其对应高度的岩石样本34内注入对应酸碱性质的压裂支撑剂，待注入完成后，密封调节组件83整体下降，多余的压裂支撑剂在对应夹层内保持封闭状态，避免其受到侵蚀，并在实验完成后进行回收利用。
55.具体实施时,包括以下步骤：当进行压裂支撑剂测试时，将待测试的压裂支撑剂放入到填充密封组件8中，油气混合罐6中则填充有一定浓度的油气混合物，打开填充仓2以及测试外壳1，将岩石样本34放置再测试外壳1上端的区域内，封闭填充仓2预计测试外壳1，打开两组压力泵5，使岩石样本34周围充满油气混合物，并且在两组压力泵5的作用下，使其内维持一定的压力水平，当其内的压力稳定时，驱动样品打孔组件4对岩石样本34进行打孔并制造裂隙，当裂隙制造完成后，样品打孔组件4回到初始位置，驱动填充密封组件8对岩石样本34的裂缝进行填充，待填充完成后继续驱动填充密封组件8，使测试组件3内的油气混合物由填充密封组件8排出，并通过回收软管7再次回到油气混合罐6内重复使用，同时在测试组件3内油气混合物排出的同时，压力泵5会持续向内输入油气混合物，从而使其内的压力保持稳定。
56.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：包括：测试外壳(1)，其左侧上端转动装配有填充仓(2)，且所述测试外壳(1)内部间隔为上下两个不等大的区域，分别设置有测试组件(3)以及样品打孔组件(4)；填充密封组件(8)，放置在所述填充仓(2)中部，且固定装配在其底部内壁上；油气混合罐(6)，放置在所述测试外壳(1)左侧，其下端的输出管上固定装配有两组压力泵(5)，两组所述压力泵(5)的输出管嵌装在所述测试组件(3)内部，且所述油气混合罐(6)上端设置有回收软管(7)，所述回收软管(7)另一端固定装配在所述填充密封组件(8)上端。2.根据权利要求1所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述测试组件(3)包括：模拟钻井管道(31)，放置在所述测试外壳(1)内部，且嵌装在其上端隔层上下两端的内壁上，所述模拟钻井管道(31)外端套装有分隔箱(32)，且所述分隔箱(32)内部设置有竖直横向以及竖直纵向两组间隔板(33)，其中竖直横向间隔板(33)固定装配在分隔箱(32)左右两端以及底部的内壁上，竖直纵向间隔板(33)则嵌装在分隔箱(32)外部，且固定装配在测试外壳(1)上端隔层上下以及前后的内壁上。3.根据权利要求2所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：竖直横向所述间隔板(33)将分隔箱(32)内部分为两个空间，其内固定装配有岩石样本(34)，且两组所述压力泵(5)的输出轴分别通入到两个空间内，其中岩石样本(34)与分隔箱(32)之间通过压力泵(5)填充有油气混合物；竖直纵向所述间隔板(33)将分隔箱(32)与测试外壳(1)上端之间的区域分为左右两部分，其内填充有足量的水，且其内设置有控温组件(35)。4.根据权利要求2所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述模拟钻井管道(31)的管壁上开设有三组预留孔(36)，每组预留孔(36)包含有四个预留孔(36)，所述分隔箱(32)上端板为转动装配。5.根据权利要求1所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述样品打孔组件(4)包括：第一滑动架(41)，固定装配在所述测试外壳(1)下端隔层上下两端的内壁上，其中部滑动装配有第一滑动块(42)，所述第一滑动块(42)上端同轴固定装配有打孔杆(44)，所述打孔杆(44)上下两端均同轴固定装配有密封活塞一(43)，所述打孔杆(44)与模拟钻井管道(31)同轴，且其上设置有打孔头(45)，所述打孔头(45)的数量与相对位置与预留孔(36)等同。6.根据权利要求1所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述填充密封组件(8)包括：第二滑动架(81)，固定装配在所述填充仓(2)上下两端的内壁上，其上滑动装配有第二滑动块(82)，所述第二滑动块(82)下端同轴固定装配有密封调节组件(83)，且所述密封调节组件(83)上端与回收软管(7)固定连接。7.根据权利要求6所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述密封调节组件(83)上端设置有三组通料软管(84)，三组所述通料软管(84)另一端分别固定连接有一组混合罐(85)，三组所述混合罐(85)上端均固定连接在压裂支撑剂罐(88)上，
所述压裂支撑剂罐(88)固定装配在固定架(87)内，且所述固定架(87)固定装配在填充仓(2)背侧的内壁上，所述压裂支撑剂罐(88)下端设置有开关阀(89)。8.根据权利要求7所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：三组所述混合罐(85)上均设置有溶液进入口(86)，其外接有溶液输入装置，且三组混合罐(85)内输入的溶液分别为一定浓度的酸溶液、碱溶液以及盐碱溶液。9.根据权利要求8所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：所述密封调节组件(83)包括：油气排出管(831)，同轴固定装配在所述第二滑动块(82)下端，其上同轴固定装配有等间距的七组密封活塞二(832)，上侧六组所述密封活塞二(832)套装在油气排出管(831)外部，油气排出管(831)下端嵌装在下侧的密封活塞二(832)上，且上侧两组、四组与六组密封活塞二(832)分别固定装配有一组支撑剂下料管(833)，且三组所述支撑剂下料管(833)上端分别连接一组通料软管(84)。10.根据权利要求9所述的一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，其特征在于：七组所述密封活塞二(832)之间组成六个夹层，由上至下单数组夹层之间的油气排出管(831)上开设有多组油气排出孔(834)。

技术总结
本发明公开了一种压裂支撑剂多环境抗冲击挤压测试装置，包括：测试外壳，其左侧上端转动装配有填充仓，且所述测试外壳内部间隔为上下两个不等大的区域，分别设置有测试组件以及样品打孔组件；填充密封组件，放置在所述填充仓中部，且固定装配在其底部内壁上；油气混合罐，放置在所述测试外壳左侧，其下端的输出管上固定装配有两组压力泵，两组所述压力泵的输出管嵌装在所述测试组件内部，且所述油气混合罐上端设置有回收软管，所述回收软管另一端固定装配在所述填充密封组件上端。定装配在所述填充密封组件上端。定装配在所述填充密封组件上端。


技术研发人员：常悦 薛利国 张帝 石晓玲
受保护的技术使用者：吕梁学院
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/21