CN205958497U - 一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，包括：点火堵头、壳体、测试堵头、热电偶、压力传感器、控温箱、采集仪、计算机、打压装置、加热套、点火器、主动泄压装置和被动泄压装置。壳体为空心圆柱体，两端通过测试堵头和点火堵头密封；壳体外壁包裹有加热套，腔室内充满液体,内部设有点火器和压裂弹试样。点火器通过起爆仪点燃压裂弹试样。主动泄压装置和被动泄压装置分别与点火堵头螺纹连接；且被动泄压装置的盲孔底部设有***；压力传感器、热电偶和打压装置分别与测试堵头螺纹连接。本装置可近似模拟井筒条件下的高能气体压裂环境(井温和压力)，分析模拟高能气体压裂过程中，压裂火药燃烧后沿井筒目的压裂层产生的燃气压力和温度的动态分布规律，从而指导压裂弹装药、工艺结构等设计，以提高采集油气效率，增加油气产量。
Description
技术领域
本实用新型属于火***性能测试领域，主要涉及一种油气井用高能压裂火药的燃烧性能测试装置。
背景技术
高能气体压裂(High Energy Gas Fracture,简称HEGF)是利用发射药或火箭推进剂在井筒中快速燃烧产生大量的高温高压气体，在目标产层上压出辐射状多裂缝体系，改善近井地带的渗透性能，从而增加油气井产量和注水井注入量的一项增产措施。由于在使用过程中能够产生压力脉冲、酸化、机械以及热化学等作用，可有效清除近井带由于钻井、射孔等施工措施所造成的污染和堵塞，同时，由于相比水力压裂具有成本低、施工工艺简单、对环境适应性强，且增产效果显著等特点，越来越受到重视。
当前对于该技术现场应用的较多，其在井筒中燃烧产生的热效应、压力变化等研究大多都局限在数值模拟，而试验研究较少，严重制约了该技术的进一步发展。同时，若是对于压裂弹在井筒中燃烧产生的作用机理认识不清，就会造成施工效果不佳或者产生安全事故。除此之外，为满足当前高能气体压裂对精准压裂的要求，对于能够获得接近井筒环境条件下压裂火药的真实燃烧性能数据尤为重要。
发明内容
本实用新型解决的技术问题为了补充现有的不足之处，本实用新型提供一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置。该装置具有结构简单、安装操作方便、测试结果可靠、安全性好等特点。本实用新型可近似模拟井筒条件下的高能气体压裂环境(井温和压力)，并依此分析模拟高能气体压裂过程中，压裂火药燃烧后沿井筒目的压裂层产生的燃气压力和温度的动态分布规律，从而指导压裂弹装药、工艺结构等设计，以提高采油气效率，增加油气产量。
本实用新型的技术方案是：一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，包括点火堵头1、壳体2、测试堵头3、热电偶4、压力传感器5、控温箱6、采集仪7、计算机8、打压装置、加热套12、点火器15、主动泄压装置17和被动泄压装置20；壳体2为空心圆柱体，两端分别通过测试堵头3和点火堵头1密封；主动泄压装置17和被动泄压装置20分别与点火堵头1螺纹连接；点火堵头1和测试堵头3均为柱状体，轴向设有若干通孔贯穿壳体2；主动泄压装置17和被动泄压装置20均为内部开有盲孔的壳体，被动泄压装置20的盲孔底部设有***；***与外部起爆仪相连接；壳体2内部设有点火器15和压裂弹试样14，点火器与引爆压裂弹试样14相连接；壳体2腔室内充满液体，壳体2外壁包裹有加热套12；热电偶4穿过测试堵头3伸入到壳体2腔室内，用于测量腔室内液体的温度；打压装置用于在试验点火前，向壳体腔室内打液压，使壳体内液体压力等于实际井筒内的静液压力；控温箱6通过计算机8加热加热套12，使得壳体2腔室内的液体温度等于实际井筒内井液的温度；外部起爆仪起爆点火器，点火器引燃压裂弹试样14，壳体2内的液压和温度通过采集仪7显示在计算机8上；当壳体内压力超过主动泄压装置的额定破裂压力，主动泄压装置17打开，释放压力；当壳体内压力在主动泄压装置额定破裂压力范围内，待采集完液压和温度数据后，使用起爆仪起爆***，***被动泄压装置泄压。
本实用新型的进一步技术方案是：所述打压装置包括打压泵9、打压管10和打压头11；打压头11螺纹连接在测试堵头上，打压头11、打压管10和打压泵9依次连接。
本实用新型的进一步技术方案是：所述主动泄压装置17的轴线、被动泄压装置20的轴线和壳体2的轴线相互平行。
本实用新型的进一步技术方案是：所述壳体内还包括点火器连接件16，点火器15位于点火器连接件16内，点火器连接件16一端与压裂弹试样14螺纹串接，另一端与点火堵头1螺纹连接，点火器15脚线从点火堵头1通孔中伸出与外部起爆仪相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述液体为清水或油水混合物。
发明效果
本实用新型的技术效果在于：采用本实用新型所述的高能气体压裂台架试验密闭测试装置，可近似模拟井筒条件下的高能气体压裂环境(井温和压力)，并依此分析模拟高能气体压裂过程中，压裂火药燃烧后沿井筒目的压裂层产生的燃气压力和温度的动态分布规律，从而指导压裂弹研制和装药、工艺结构等设计，以提高采油气效率，增加油气产量。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
附图标记说明：1-点火堵头；2-壳体；3-测试堵头；4-热电偶；5-压力传感器；6-控温箱；7-采集仪；8-计算机；9-打压泵；10-打压管；11-打压头；12-加热套；13-液体；14-压裂弹试样；15-点火器；16-点火器连接件；17-主动泄压装置；18-起爆仪；19-***；20-被动泄压装置。
具体实施方式
下面结合具体实施实例，对本实用新型技术方案进一步说明。
1.参照图1，本装置包括点火堵头1、壳体2、测试堵头3、热电偶4、压力传感器5、控温箱6、采集仪7、计算机8、打压装置、加热套12、点火器15、主动泄压装置17和被动泄压装置20。其中，点火堵头和测试堵头密封装配在测试装置壳体上；主动泄压装置和被动泄压装置密封装配于点火堵头上；点火器密封装配于点火器连接件上，且通过电缆与起爆仪相连；压力传感器、热电偶、打压头密封装配在测试堵头上，且压力传感器和热电偶信号输出端通过电缆与采集仪和计算机相连；加热套包覆于测试装置壳体表面，通过电缆连接控温箱和计算机；连接打压管、打压头和打压泵。
试验时，第一步，先将主动泄压装置和被动泄压装置密封装配于点火堵头上，然后将点火器密封装配于火器连接件上，最后将装配好的点火器连接件密封装配于点火堵头上，待用；第二步，将压力传感器、热电偶、打压头密封装配在测试堵头上，待用；第三步，在测试装置壳体上密封装配第二步装配好的测试堵头，并灌满液体，再将加热套包覆于测试装置壳体表面，最后将第一步装配好的点火堵头密封装配于测试装置壳体上；第四步，分别通过电缆顺序连接压力传感器、采集仪、计算机和热电偶、采集仪、计算机，然后连接打压管、打压头和打压泵；第五步，将加热套使用电缆连接控温箱和计算机，并通电加热，待加热测试装置壳体内液体温度至设定温度后，关闭电源；第六步，使用打压泵向测试装置壳体内打液压，打压至设定压力后停止；第七步，将***装配于被动泄压装置内，并分别连接点火器和***点火线；第八步，设定好压力传感器和热电偶的计算机软件，使用起爆仪引爆点火器，点燃压裂弹试样；第九步，若主动泄压装置未提前作用泄压，待采集完P-t曲线和T-t曲线后，使用起爆仪起爆******被动泄压装置泄压。第十步,测试实验完成后，拆卸擦拭实验装置，以备下次使用。
所述的高能气体压裂台架试验密闭测试装置的测试装置壳体为金属圆管，外径不小于89mm，壁厚不小于10mm，长度不小于500mm。
所述的高能气体压裂台架试验密闭测试装置的加热套为圆筒状，内径不小于89mm，长度不小于500mm，加热温度为0℃～150℃。
Claims (5)
1.一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，其特征在于，包括点火堵头(1)、壳体(2)、测试堵头(3)、热电偶(4)、压力传感器(5)、控温箱(6)、采集仪(7)、计算机(8)、打压装置、加热套(12)、点火器(15)、主动泄压装置(17)和被动泄压装置(20)；壳体(2)为空心圆柱体，两端分别通过测试堵头(3)和点火堵头(1)密封；
主动泄压装置(17)和被动泄压装置(20)分别与点火堵头(1)螺纹连接；点火堵头(1)和测试堵头(3)均为柱状体，轴向设有若干通孔贯穿壳体(2)；主动泄压装置(17)和被动泄压装置(20)均为内部开有盲孔的壳体，被动泄压装置(20)的盲孔底部设有***；***与外部起爆仪相连接；壳体(2)内部设有点火器(15)和压裂弹试样(14)，点火器与引爆压裂弹试样(14)相连接；壳体(2)腔室内充满液体，壳体(2)外壁包裹有加热套(12)；热电偶(4)穿过测试堵头(3)伸入到壳体(2)腔室内，用于测量腔室内液体的温度；打压装置用于在试验点火前，向壳体腔室内打液压，使壳体内液体压力等于实际井筒内的静液压力；控温箱(6)通过计算机(8)加热加热套(12)，使得壳体(2)腔室内的液体温度等于实际井筒内井液的温度；外部起爆仪起爆点火器，点火器引燃压裂弹试样(14)，壳体(2)内的液压和温度通过采集仪(7)显示在计算机(8)上；当壳体内压力超过主动泄压装置的额定破裂压力，主动泄压装置(17)打开，释放压力；当壳体内压力在主动泄压装置额定破裂压力范围内，待采集完液压和温度数据后，使用起爆仪起爆***，***被动泄压装置泄压。
2.如权利要求1所述的一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，其特征在于，所述打压装置包括打压泵(9)、打压管(10)和打压头(11)；打压头(11)螺纹连接在测试堵头上，打压头(11)、打压管(10)和打压泵(9)依次连接。
3.如权利要求1所述的一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，其特征在于，所述主动泄压装置(17)的轴线、被动泄压装置(20)的轴线和壳体(2)的轴线相互平行。
4.如权利要求1所述的一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，其特征在于，所述壳体内还包括点火器连接件(16)，点火器(15)位于点火器连接件(16)内，点火器连接件(16)一端与压裂弹试样(14)螺纹串接，另一端与点火堵头(1)螺纹连接，点火器(15)脚线从点火堵头(1)通孔中伸出与外部起爆仪相连。
5.如权利要求1所述的一种高能气体压裂台架试验密闭测试装置，其特征在于，所述液体为清水或油水混合物。
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