液体管路摩阻测定装置及使用其的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液体管路摩阻测定装置及使用其的方法，属于压裂液、酸液摩阻评价技术领域。该液体管路摩阻测定装置包括储液系统，该储液系统包括进液口和出液口；搅拌系统用于搅拌储液系统中的液体；管线系统包括依次连接的第一主管线、测试管线和第二主管线，第一主管线的远离连接测试管线的一端与出液口连接，第二主管线的远离连接测试管线的一端与进液口连接，测试管线包括竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段，以模拟油气开采现场的管线布置；压力测试系统分别设置在第一主管线和测试管线上；流量测试系统设置在第一主管线上。本发明专利技术提供的液体管路摩阻测定装置及使用其的方法在实验室同时模拟现场垂直和水平管路的摩阻。

Device for measuring frictional resistance of liquid pipeline and method for using the same

The invention discloses a device for measuring the friction resistance of liquid pipelines and a method for using the same, belonging to the technical field of the evaluation of the fracturing fluid and the acid liquid friction. The liquid pipeline friction measuring device comprises a liquid storage system, the liquid storage system includes a liquid inlet and a liquid outlet; mixing system for mixing liquid in the liquid storage system; pipeline system includes a first charge line, test line and the second main lines are connected, the first charge of the far end is connected with the pipeline test and the liquid outlet connected to the main line of the end of second, far away from the connection test pipeline and liquid inlet pipeline connection test test tube comprises a vertical line, arc line, test tube level test tube segment, with the exploitation of oil and gas field pipeline layout simulation; pressure testing system is arranged on the first main line and test line; flow test system is arranged on the first main line. The liquid pipeline friction resistance measuring device provided by the invention and the method for using the same to simulate the frictional resistance of the vertical and horizontal pipelines in the laboratory at the same time.

【技术实现步骤摘要】
液体管路摩阻测定装置及使用其的方法
本专利技术涉及压裂液、酸液摩阻评价
，特别涉及液体管路摩阻测定装置及使用其的方法。
技术介绍
随着以页岩气为代表的非常规油气的开发，大液量、大排量体积压裂日益成为非常规油气压裂增产的主要方式，由此压裂液、酸液降阻性能也逐渐成为压裂液、酸液的核心性能，而实验室能否准确测试压裂液、酸液降阻性能将直接影响非常规油气现场压裂作业。目前，实验室对压裂液、酸液摩阻的评价方法主要采用管路测定装置模拟压裂液、酸液在管路中的流动状况，通过测定压裂液、酸液流动两端的压差来计算压裂液、酸液摩阻，可以模拟压裂液、酸液在不同管径、不同排量下的摩阻。例如美国专利一种测试液体的摩阻的方法(专利申请公开号为US7992427B2)并没有提供一种模拟现场的管路摩阻测定装置。例如中国专利一种模拟摩阻测定装置(专利申请公开号为CN103048243A)用于测定减阻剂的减阻效果，包括配制釜、泵、测试管和测压元件。上述这些测定装置主要用于油品或压裂液在管路中的摩阻，测试管路均是水平放置，而压裂作业现场管路一般由垂直管路和水平管路或垂直管路和带有一定角度的倾斜管路构成，测试管路布置形状与现场差距较大，实验室无法准确模拟现场液体流动状态；而且现有的测试装置不耐酸，无法测试酸液的摩阻；并且由于测试结果未经系统处理，无法真实反映测试流体降阻性能，更不能准确预测现场作用的降阻性能，与现场情况差异较大。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种液体管路摩阻测定装置及使用其的方法。所述技术方案如下：本专利技术的一个目的是提供了一种液体管路摩阻测定装置。本专利技术的还一目的是提供了一种使用液体管路摩阻测定装置的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种液体管路摩阻测定装置，所述液体管路摩阻测定装置包括：储液系统，所述储液系统包括进液口和出液口；搅拌系统，所述搅拌系统用于搅拌所述储液系统中的液体；管线系统，所述管线系统包括依次连接的第一主管线、测试管线和第二主管线，所述第一主管线的远离连接测试管线的一端与所述出液口连接，所述第二主管线的远离连接测试管线的一端与所述进液口连接，所述测试管线包括竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段，以模拟油气开采现场的管线布置；压力测试系统，所述压力测试系统分别设置在所述第一主管线和所述测试管线上；流量测试系统，所述流量测试系统设置在所述第一主管线上；在使用时，所述液体从所述储液系统中流至所述第一主管线中，并通过所述压力测试系统和所述流量测试系统分别获得所述液体的压力值和流量值，之后流至测试管线中，并依次经过所述竖直测试管线段、圆弧测试管线段和水平测试管线段，以模拟油气开采现场液体流经途径，同时通过所述压力测试系统获得测试管线中的所述液体的压差值，最后通过所述第二主管线流入所述储液系统中，基于所述液体的压力值、压差值和流量值获得所述液体的降阻率。具体地，所述测试管线包括第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线均设置有所述竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段。进一步地，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线的两端均分别与所述第一主管线和第二主管线连接。进一步地，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线的内径逐渐增大。优选地，所述测试管线的圆弧测试管线段的半径的范围设置在400mm～800mm之间。进一步地，在所述第一主管线上还设置有螺杆泵，所述液体管路摩擦测定装置通过调节所述螺杆泵的转数以调节所述液体管路摩阻测定装置中的所述液体的流量。进一步地，所述压力测试系统包括压力传感器和差压变送器，所述压力传感器设置在所述第一主管线上，在所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上均设置所述差压变送器，且所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上相应的所述差压变送器通过耐压管线与相应的测试管线连接。进一步地，在所述储液系统的进液口和出液口处均设置有气动球阀，在所述第一测试管线、所述第二测试管线和第三测试管线的两端均分别设置有所述气动球阀。进一步地，在所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上的所述差压变送器的两端均分别设置有用于排除相应的测试管线中气泡的放空阀门。具体地，所述第一主管线和第二主管线的内径设置均为32mm，第一测试管线的内径设置为8mm，第二测试管线的内径设置为10mm，第三测试管线的内径设置为12mm，所述液体为压裂液或者酸液。进一步地，所述液体管路摩阻测定装置还包括控制与数据采集系统，所述控制与数据采集系统分别与所述气动球阀、放空阀门、螺杆泵、压力传感器、差压变送器和流量测试系统连接。具体地，所述控制与数据采集系统根据实时采集系统数据并生成实时线速度、实时剪切速率、实时摩阻和实时降阻率，并基于所述实时线速度和实时摩阻进行回归拟合生成预测所测试的所述液体在现场作业时的降阻率，所述液体在现场作业时的降阻率的表达式为：FR＝62.62αv0.057其中，FR表示所述液体在现场作业时的降阻率，V表示在现场作业中所述液体的线速度，α表示所述液体管路摩阻测定装置与现场的误差系数。进一步地，所述流量测试系统包括质量流量计，所述搅拌系统包括搅拌器和驱动所述搅拌器搅拌的电机，所述搅拌器和电机悬设在所述储液系统的上方。进一步地，所述储液系统还设置有用于将所述储液系统中的废液排出的排污口。进一步地，所述储液系统包括至少一个储液罐，所述至少一个储液罐中的每一个储液罐均设置有所述进液口、出液口和排污口，所述每一个储液罐的出液口均通过连接管线与所述第一主管线连接，所述每一个储液罐的进液口均通过所述连接管线与所述第二主管线连接，且所述每一个储液罐的排污口均通过所述排液管线与所述液体管路摩阻测定装置中的储污系统连接。进一步地，在所述每一个储液罐的上方均设置有所述搅拌系统，所述每一个储液罐的排污口处均设置有球阀。具体地，所述第一主管线、第二主管线、测试管线、排液管线和所述每一个储液罐均采用哈氏合金材料制成。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种使用上述的液体管路摩阻测定装置的方法，该方法包括以下步骤：(1)使所述储液系统中的所述液体进入所述第一主管线，通过所述第一主管线上的压力传感器和所述流量测试系统分别测得所述液体的压力值和流量值；(2)来自于所述第一主管线的所述液体通过设置在所述测试管线上的与所述第一主管线连接的一端上的气动球阀以选择流入所述测试管线中的第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线中的任一测试管线或者它们的任意组合中；(3)所述液体在进入所述测试管线后依次流经所述测试管线的竖直测试管线段、圆弧测试管线段和水平测试管线段以模拟油气开采现场所注液体的流经途径，并通过与所述测试管线连接的差压变送器测量所述测试管线两端的液体压差以获得所述液体的压差值；(4)来自于所述测试管线中的液体通过所述第二主管线流至所述储液系统中；(5)基于所述液体的压力值、压差值和流量值获得所述液体的降阻率。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：(1)本专利技术提供的液体管路摩阻测定装置及使用其的方法可在实验室同时模拟现场垂直管路和水平管路的摩阻，保证了管路形状与现场的一致性；(2)本专利技术提供的液体管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述液体管路摩阻测定装置包括：储液系统，所述储液系统包括进液口和出液口；搅拌系统，所述搅拌系统用于搅拌所述储液系统中的液体；管线系统，所述管线系统包括依次连接的第一主管线、测试管线和第二主管线，所述第一主管线的远离连接测试管线的一端与所述出液口连接，所述第二主管线的远离连接测试管线的一端与所述进液口连接，所述测试管线包括竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段，以模拟油气开采现场的管线布置；压力测试系统，所述压力测试系统分别设置在所述第一主管线和所述测试管线上；流量测试系统，所述流量测试系统设置在所述第一主管线上；在使用时，所述液体从所述储液系统中流至所述第一主管线中，并通过所述压力测试系统和所述流量测试系统分别获得所述液体的压力值和流量值，之后流至测试管线中，并依次经过所述竖直测试管线段、圆弧测试管线段和水平测试管线段，以模拟油气开采现场液体流经途径，同时通过所述压力测试系统获得测试管线中的所述液体的压差值，最后通过所述第二主管线流入所述储液系统中，基于所述液体的压力值、压差值和流量值获得所述液体的降阻率。

【技术特征摘要】
1.一种液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述液体管路摩阻测定装置包括：储液系统，所述储液系统包括进液口和出液口；搅拌系统，所述搅拌系统用于搅拌所述储液系统中的液体；管线系统，所述管线系统包括依次连接的第一主管线、测试管线和第二主管线，所述第一主管线的远离连接测试管线的一端与所述出液口连接，所述第二主管线的远离连接测试管线的一端与所述进液口连接，所述测试管线包括竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段，以模拟油气开采现场的管线布置；压力测试系统，所述压力测试系统分别设置在所述第一主管线和所述测试管线上；流量测试系统，所述流量测试系统设置在所述第一主管线上；在使用时，所述液体从所述储液系统中流至所述第一主管线中，并通过所述压力测试系统和所述流量测试系统分别获得所述液体的压力值和流量值，之后流至测试管线中，并依次经过所述竖直测试管线段、圆弧测试管线段和水平测试管线段，以模拟油气开采现场液体流经途径，同时通过所述压力测试系统获得测试管线中的所述液体的压差值，最后通过所述第二主管线流入所述储液系统中，基于所述液体的压力值、压差值和流量值获得所述液体的降阻率。2.根据权利要求1所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述测试管线包括第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线均设置有所述竖直测试管线段、圆弧测试管线段、水平测试管线段。3.根据权利要求2所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线的两端均分别与所述第一主管线和第二主管线连接。4.根据权利要求3所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线的内径逐渐增大。5.根据权利要求4所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述测试管线的圆弧测试管线段的半径的范围设置在400mm～800mm之间。6.根据权利要求2-5中任一项所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，在所述第一主管线上还设置有螺杆泵，所述液体管路摩擦测定装置通过调节所述螺杆泵的转数以调节所述液体管路摩阻测定装置中的所述液体的流量。7.根据权利要求6所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述压力测试系统包括压力传感器和差压变送器，所述压力传感器设置在所述第一主管线上，在所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上均设置所述差压变送器，且所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上相应的所述差压变送器通过耐压管线与相应的测试管线连接。8.根据权利要求7所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，在所述储液系统的进液口和出液口处均设置有气动球阀，在所述第一测试管线、所述第二测试管线和第三测试管线的两端均分别设置有所述气动球阀。9.根据权利要求8所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于在所述第一测试管线、第二测试管线和第三测试管线上的所述差压变送器的两端均分别设置有用于排除相应的测试管线中气泡的放空阀门。10.根据权利要求9所述的液体管路摩阻测定装置，其特征在于，所述第一主管线和第二主管线的内径设置均为32...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏飞，刘友权，吴文刚，石晓松，熊颖，王小红，向超，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11