一、實驗的目的和意義

壓裂作業(yè)是煤層氣生產(chǎn)中對低滲煤藏增產(chǎn)改造的主要手段之一。壓裂作業(yè)的增產(chǎn)效果與支撐裂縫的導(dǎo)流能力密切相關(guān)，導(dǎo)流能力取決于裂縫的寬度和裂縫閉合后支撐劑的滲透率。因此，只有對不同來源的支撐劑在壓裂作業(yè)前進(jìn)行和質(zhì)量控制，才能保證的施工設(shè)計，導(dǎo)流能力測量儀是對不同的支撐劑在壓裂作業(yè)前進(jìn)行和質(zhì)量控制測試的儀器，也可對工作液（壓裂液）對裂縫導(dǎo)流能力傷害情況作出評價。

二、儀器基本原理

裂縫導(dǎo)流儀是按照API標(biāo)準(zhǔn)研制的。它可在標(biāo)準(zhǔn)實驗條件下模擬井下壓力、溫度評價裂縫支撐劑對不同壓裂液的導(dǎo)流能力，從而對各種支撐劑壓裂液進(jìn)行性能對比，測試方法如下：

1．用液壓機對裝有支撐劑的測試室施加不同的閉合壓力，使支撐  劑處半穩(wěn)定狀態(tài)。

2．對支撐劑層注入試驗液，通過各種傳感器和計算機定時采集，對每一閉合壓力下的裂縫寬度、壓差等進(jìn)行計量。

3．用達(dá)西公式計算支撐劑層的滲透率和裂縫導(dǎo)流能力，對壓裂液對導(dǎo)流能力的傷害作出評價。

4．重復(fù)此過程直到所要求的各種閉合壓力和流速都被評估。

5．將測試室加熱到煤藏溫度，再對支撐劑層進(jìn)行測試。

三、儀器系統(tǒng)流程

本儀器由以下各部件組成：

1．符合API標(biāo)準(zhǔn)的線性流導(dǎo)流室（徑向流導(dǎo)流室），測試面積64.5㎝²支撐劑上、下端可加巖模，附拆卸工具。

2．液壓機及壓力補償系統(tǒng)；

3．線性位移傳感器；

4. 試驗液體驅(qū)替系統(tǒng)，包括驅(qū)替泵及脈沖壓力阻尼器等；

5. 壓差計、壓力傳感器；

6．回壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

7．天平；

8．加熱及溫控系統(tǒng)；

9．真空系統(tǒng)；

10．自動控制系統(tǒng)；

四、主要技術(shù)指標(biāo)

1．液體流速范圍：0～20mL/min；

2．測試壓力：10MPa；

3．操作溫度：室溫～200℃、精度：±1℃；

4．閉合壓力：0～120MPa；

5．支撐劑厚度：0.25～1.27cm；

6．液體壓差：ΔP(0－10Kpa)、精度0.25%F.S；

7．導(dǎo)流能力：0-1200?m²_·cm；

8．滲透率：0-2000?m²；

9．位移：±20mm，準(zhǔn)確度：0.003mm；

10．工作流體：油、水、壓裂液等。

五、組成儀器各系統(tǒng)概述

5.1  平流泵

流量調(diào)節(jié)范圍：0.01~20ml/min、工作壓力：6000PSI、精度：＜±1％，工作電壓：220V±10％、50Hz±2Hz、功率消耗：75W。

該泵具有壓力測量和過壓、欠壓保護(hù)系統(tǒng)，使泵系統(tǒng)工作安全可靠。工作參數(shù)設(shè)置采用鍵盤輸入，觸摸式按鍵操作，具有四位數(shù)據(jù)顯示，直觀操作方便。

5.2  預(yù)熱器

在要求加溫的試驗中，為了保證試驗在所需的溫度下進(jìn)行，需對注入流體進(jìn)行預(yù)熱，確保注入流體與導(dǎo)流室溫度等保持一致，該預(yù)熱器加熱功率500W，控溫范圍：室溫～180℃。

5.3  導(dǎo)流室

儀器使用的導(dǎo)流室嚴(yán)格按API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的線性流導(dǎo)流室生產(chǎn)，支撐劑充層厚度0.25～1.27cm可調(diào),測試面積64.5cm²，載荷能力1200KN，工作溫度180℃、內(nèi)部壓力10MPa、上下活塞、金屬板、導(dǎo)流室均采用高強度不銹鋼材料制作，有一定的耐蝕能，具有很大的耐壓能力，確保在試驗壓力下不產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)流室濾網(wǎng)采用不銹鋼金屬粉沫壓制而成，厚度3mm，滯留顆粒粒徑小于65?m。

5.4  差壓傳感器

選用DP1300-A-C-2-S₂型差壓變送器，其量程10Kpa，精度0.2%F·S。該變送器使用對象為液體或氣體。

輸出：4～20mADC、電源：24VDC

5.5  真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)用于對導(dǎo)流室、管線內(nèi)的氣體進(jìn)行排空，確保試驗在測試液單向流下進(jìn)行，保證測試壓的穩(wěn)定。

該系統(tǒng)由一臺2XZ-2型旋片式真空泵和一只真空緩沖容器組成。緩沖容器采用透明有機玻璃制作，抽空飽和水時，可一直抽至緩沖容器內(nèi)有水出現(xiàn)為止。

5.6  回壓控制系統(tǒng)

用于控制導(dǎo)流室出口壓力，該系統(tǒng)主要由頂部加載式回壓控制壓力調(diào)節(jié)器組成。當(dāng)導(dǎo)流室出口壓力達(dá)到回壓閥頂部控制壓力時，回壓閥自動打開泄壓，確保出口壓力恒定。控制壓力必須用氣體控制，以確?？刂凭?，控制壓力值由壓力表顯示。

5.7  液壓機

載荷：2000KN、承壓板間距離：300mm、活塞直徑：Φ250mm、行程：50mm、功率 0.75KW、電源：380Ac 50Hz，加載速度:3.5MPa/min。

5.8 壓力補償系統(tǒng)

保持閉合壓力的穩(wěn)定，補償泵的另一個作用是當(dāng)閉合壓力需要上升至上一級閉合壓力時，由補償泵增壓判斷。

5.9 位移測量

  為宜測量范圍：0~±20mm、線性度＜0.05％、分辨率：0.01mm

傳感器對靜電感應(yīng)和電磁場具有較強的抗干擾能力。

八、操作步驟

1．導(dǎo)流室空白試驗，空樣品室標(biāo)定

1.1 將導(dǎo)流室上、下活塞、密封圈、金屬板裝入導(dǎo)流室，不加支撐劑；

1.2 將安裝好的導(dǎo)流定放在液壓機兩平板之間；

1.3 打開油泵開關(guān)升壓到小于個閉合壓力以下某個壓力停泵，關(guān)油泵截止閥；

1.4 用補償泵升壓至個閉合壓力停泵；

1.5用卡尺測量導(dǎo)流室上壓板到導(dǎo)流室上表面距離；

1.6用補償泵依次加載至每個閉合壓力，用卡尺測量導(dǎo)流室上壓板到導(dǎo)流室上表面距離，作為測量支撐劑充填厚度的基礎(chǔ)值。

2．導(dǎo)流室的準(zhǔn)備

2.1 在液體進(jìn)口、出口及每一個測壓孔放入一個不銹鋼濾網(wǎng)；

2.2 將帶有密封圈的底部活塞放入導(dǎo)流室內(nèi)；

2.3 將一片金屬板放在底部活塞的上面；

2.4 在導(dǎo)流室內(nèi)加入一定量的支撐劑；

2.5 用刮平工具將試驗用的支撐劑刮平；

2.6 將另一片金屬板放在刮平的支撐劑上面；

2.7 將帶有“O”型圈的活塞放入導(dǎo)流室內(nèi)；

2.8 將安裝好的導(dǎo)流室放在液壓機兩平板之間；

2.9 打開油泵開關(guān)升壓到小于個閉合壓力以下某個壓力，停泵、關(guān)油泵截止閥；

3．抽空飽和水

3.1 關(guān)閉中間容器上閥門，打開導(dǎo)流室測壓孔閥，真空泵閥；

3.2 打開真空泵對導(dǎo)流室抽空；

3.3 抽空約30min左右，打開中間容器上進(jìn)液閥，并打開平流泵，向?qū)Я魇易⒃囼灲橘|(zhì)（阻尼器里預(yù)先注滿試驗介質(zhì)）；

3.4 繼續(xù)抽空，從真空緩沖容器中看到有試驗介質(zhì)流出時，關(guān)真空泵、關(guān)抽真空閥；

4．導(dǎo)流能力測試

4.1用補償泵升壓至個閉合壓力停泵；

4.2 用游標(biāo)卡尺測量導(dǎo)流室上壓板到導(dǎo)流室上表面距離。

4.3 接通平流泵、中間容器，導(dǎo)流室以及測壓管路；

4.4 開平流泵，設(shè)定注入流量，向?qū)Я魇易⑷雽嶒灲橘|(zhì)，差壓穩(wěn)定后記錄流量、壓差值。

4.5 用補償泵依次加載至每個閉合壓力，用卡尺測量導(dǎo)流室上壓板到導(dǎo)流室上表面距離。

4.6 向?qū)Я魇易⑷雽嶒灲橘|(zhì)，壓差穩(wěn)定后記錄不同閉合壓力下流量、壓差值。

4.7 用達(dá)西公式計算支撐劑的滲透率和裂縫導(dǎo)流能力；

九、工作流程圖