設備構成
實驗儀器由以下幾部分組成:
儲液及泵送系統、混砂與輸砂系統、交聯混合機構、管路加熱系統、管路輸送系統、平面可視模型系統、摩阻測量系統、可視豎井系統、數據采集及數字自動化控制系統、液體回收系統及軟件系統。
整個系統可承酸堿等多種介質的腐蝕和溶解,以及支撐劑對管路和泵的沖蝕,相關的罐、進液管路、閥門以及供液泵、供液管路、閥門等方便清洗,和設備其他系統組件方便對接和拆卸。
1、儲液及泵送系統
系統主要由主液罐、攪拌電機及轉速控制系統、轉液泵、相關的配套支架管路閥門等組成。
主液罐根據整體的排量需要,設計為300L,主液罐上部設有攪拌系統,攪拌電機的轉速可以根據需要實時調整。
混合后的壓裂液經流量計測量后由轉液泵泵送至攪拌罐。
2、混砂與輸砂系統
系統主要由儲砂罐1個、摻和罐1個、輸砂攪籠、攪拌電機及轉速控制系統、供液泵、相關配套變頻調速機構和管路閥門等組成。
混砂系統的攜砂濃度范圍:5%-30%,可實時調整;
儲砂罐中的砂采用輸砂攪籠進行輸砂,通過計算機控制輸砂攪籠轉速從而對砂濃度進行實時調節。
摻和罐容積200L,上部設有攪拌系統,攪拌電機的轉速可以根據需要實時調整。
供液泵泵注大排量為12m³/h。
3、管路加熱系統
系統主要由加熱盤管、保溫系統以及加熱控制系統組成。*高試驗溫度為90℃,溫度精度為±1℃。
保溫系統采用成型保溫材料組成,整體環繞包裹在輸送管路上,并有一定的伴熱結構,以保證溫度的穩定。
4、管路輸送系統
系統主要由攜砂液運移管路、閥門等組成。
由于系統運移的為攜砂液,整體管路主體選擇為大直徑耐腐蝕管材,管路在拐彎和變向的位置,均采用大弧度回旋設計,以防止攜砂液在這些位置造成砂堵,保證高濃度攜砂液的正常輸送;
系統主要由可視化裂縫模型、出入口調整管路閥門、安全保障機構組成等。
模型整體縫寬6mm可調,長度4000mm,高度600mm,模型整體采用可視材料加工。
模型入口在裂縫流變的豎直方向設置有3到9個排空口,可根據需要調整排空口數量,研究攜砂液在裂縫模型中的運移、沉降等規律。
6、可視豎井模型系統
主要用于進行攜砂壓裂液在不同溫度、壓力、砂比、顆粒粒徑下管流實驗,可以實現對動態流動過程中的攜砂壓裂液的臨界沉降速度、臨界沉積速度以及支撐劑在管流中的流態的判定。垂直管柱內徑73mm,高2000mm,數量1套。
7、摩阻測量系統
由三組直管組成:長度都為4m;管徑分別為6mm、10mm和15mm,主要用于在一定溫度、壓力、剪切速率下,壓裂液直管內摩阻。
8、數據采集及數字自動化控制系統
系統主要由多只壓力傳感器、差壓傳感器、溫度傳感器、電磁流量計、供電電源、采集控制模塊等組成。
系統隨整體管路排列布置,所有傳感器設置在管路的不同位置,連接管路防屏蔽、防干擾等設置,保證傳感器數據準確的傳輸,可自動控制濃度、溫度、壓力、流量數據采集。
9、液體回收系統
系統主要由回收罐、沉砂坡、進液口和出液口,出砂口、過濾裝置等組成。
10、軟件系統
可實時采集、顯示、存儲相關的原始實驗數據,并顯示相關曲線。
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