一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统及使用方法

本发明涉及油气田压裂液性能评价领域，特别涉及一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统及使用方法。

背景技术：

1、页岩气开采过程中，滑溜水压裂液作为重要的压裂工作液被广泛应用，其减阻性能直接影响压裂施工效果和成本。摩阻测试是评价滑溜水减阻性能的关键手段，通过测定不同配方条件下的减阻率，筛选最优减阻剂类型和浓度。

2、现有滑溜水摩阻测试装置通常包括配液罐、循环泵、模拟测试管路、差压传感器、流量计、温度控制系统及数据采集系统，能够模拟储层条件进行减阻剂减阻效果评价。然而，上述传统测试系统在实际使用中存在以下不足：

3、第一，减阻剂的添加需由操作人员根据设定浓度人工计算用量，再使用注射器或其他计量工具手动注入配液罐。添加时机和剂量的控制精度受操作人员熟练程度影响较大，易引入人为误差，影响测试结果的重复性和可比性，对于粉状减阻剂，还需要人工称量后再投入配液罐，操作环节多且容易产生粉尘损耗。

4、第二，在不同测试液体切换时，操作人员需手动排空配液罐并进行清洗，过程费时费力；管路内部残留的减阻剂溶液黏附性强，仅靠简单排液难以彻底清除。若清洗不彻底，残留液体会对后续测试结果产生交叉污染。传统清洗方式缺乏客观的洁净度判定指标，无法保证每次测试的初始管路状态一致。

5、所以，目前需要一种技术方案，以解决滑溜水摩阻测试中加样依赖人工操作导致加样精度差、效率低，以及清洗不便和清洗不彻底的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服滑溜水摩阻测试中加样依赖人工操作导致加样精度差、效率低，以及清洗不便和清洗不彻底的技术问题，提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统及使用方法。

2、在第一方面，本发明提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，包括：

3、配液罐，内部设有搅拌机构，用于容纳和混合测试液；

4、摩阻测试模块，与所述配液罐连通，用于对测试液进行摩阻性能测试；

5、自动加粉模块，设置于所述配液罐上部，包括至少一个送料机，所述送料机的出料口与所述配液罐连通，用于向所述配液罐内添加粉状样品；

6、自动加水模块，包括外部水源，所述外部水源通过管道与所述配液罐连通，所述外部水源与所述配液罐之间的管道上设有第一流量计和控制阀门；

7、管路注射加样模块，包括药液罐，所述药液罐连有注射泵，所述药液罐与所述摩阻测试模块和所述配液罐之间的管道连通；

8、控制模块，分别与所述送料机、第一流量计、控制阀门和注射泵电连接，用于调节测试液混合比例。

9、本发明一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，自动加水模块、自动加粉模块和管路注射加样模块分别独立设置且均与控制模块电连接，由控制模块统一协调控制；自动加水模块通过第一流量计精确计量进水量，自动加粉模块通过送料机向配液罐内自动投加粉状样品，管路注射加样模块通过注射泵将药液罐内的液体减阻剂在管路中在线注入，由此实现粉状样品与液体减阻剂分工投加，粉状样品在配液罐内与水混合并搅拌溶解形成测试基液，液体减阻剂则不经过配液罐，而是在测试基液流出配液罐后的管路流动状态下被注入并与测试基液在线混合，既保证了粉状样品的充分溶解，又避免了液体减阻剂在配液罐中因搅拌剪切而发生性能降解；整个配液和加样过程无需人工干预，由控制模块根据设定的浓度参数自动计算各物料的投加量并控制相应执行机构完成配液和测试。

10、优选地，所述自动加粉模块包括至少两个送料机，分别用于输送不同种类的粉状样品。

11、通过设置至少两个独立的送料机，可分别存放和输送不同种类的粉状样品，可根据测试方案分别设定投加量和投加顺序，满足多组分粉状样品的自动配液需求，无需人工中途更换物料，实现多配方连续自动测试，提高测试效率和操作便捷性。

12、优选地，所述摩阻测试模块和所述配液罐之间的管道上设有螺纹接头，所述药液罐通过管道与所述螺纹接头可拆卸式连接，所述药液罐与所述螺纹接头之间的管道上设有单向阀。

13、通过螺纹接头实现药液罐与管路的可拆卸式连接，便于药液罐的快速安装、拆卸和清洗，尤其适用于黏稠减阻剂的清洁需求；单向阀可防止管路中的测试液在注射泵停止工作时回流至药液罐，避免药液罐内液体被污染或稀释。

14、优选地，所述配液罐与所述螺纹接头之间设有第二流量计，所述第二流量计与所述控制模块电连接。

15、通过第二流量计实时监测管路中测试液的瞬时流量，并将流量信号反馈至控制模块，控制模块根据流量数据控制注射泵进行加样，使减阻剂比例更精确。

16、优选地，所述配液罐内部设有加热机构和温度传感器，所述加热机构和所述温度传感器分别与所述控制模块电连接。

17、通过温度传感器实时监测配液罐内测试液的温度，并将温度信号反馈至控制模块，控制模块根据设定温度值与实测温度值的偏差自动控制加热机构的启停或加热功率，实现测试液温度的自动精确控制，使测试液在设定的温度条件下进行摩阻测试，模拟不同地层温度条件，保证测试数据的准确性和可靠性。

18、优选地，所述配液罐内部设有液位传感器，所述液位传感器与所述控制模块电连接。

19、通过液位传感器实时监测配液罐内液体的液位高度，控制模块根据液位传感器反馈的液位信号自动判断进水是否达到设定值，为加粉计算提供准确的液位/水量基准，还可防止配液过程中因液位过高导致溢出，提高系统运行安全性。

20、优选地，所述配液罐顶部设有人工添加口，所述人工添加口配设有密封盖。

21、通过设置人工添加口，在需要时可由操作人员手动添加其他液体添加剂（如破胶剂、助排剂、ph调节剂等），使系统在实现自动化的同时保留人工干预的灵活性，密封盖可防止配液过程中外部杂质进入配液罐，保证测试液的纯净度，同时在高温配液时减少热量散失。

22、在第二方面，本发明提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统的使用方法，使用如上所述一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，包括如下步骤：

23、s1，自动加水：所述控制模块控制所述控制阀门开启，外部水源经管道向所述配液罐注水，所述第一流量计实时监测进水量，当进水量达到设定值时，所述控制模块控制所述控制阀门关闭；

24、s2，自动加粉：所述控制模块根据设定的粉状样品浓度和已进入所述配液罐的水量计算所需投加质量，启动所述送料机向所述配液罐内添加粉状样品，达到目标投加质量后停止所述送料机，然后启动所述搅拌机构搅拌至粉状样品完全溶解；

25、s3，管路注射加样：所述控制模块根据设定的液体减阻剂浓度计算所需减阻剂量，同时控制所述注射泵将药液罐内的药液泵入到所述摩阻测试模块和所述配液罐之间的管道内；

26、s4，摩阻测试：所述配液罐中的测试液进入所述摩阻测试模块，按照设定的测试参数进行摩阻测试。

27、本发明一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统的使用方法，

28、优选地，还包括步骤s5，配液罐清洗：所述配液罐设有第一排液管，测试完成后，所述控制模块控制所述控制阀门开启，经所述外部水源向所述配液罐注入清水，启动所述搅拌机构搅拌清洗预设时间后停止所述搅拌机构，开启所述第一排液管上的排液阀将清洗水排空。

29、通过控制模块自动控制注水、搅拌清洗和排空操作，实现了配液罐的自动清洗，无需人工手动操作；采用搅拌机构搅拌清洗的方式，可对配液罐内壁及搅拌机构自身进行有效冲刷，相比人工简单冲洗更为彻底，同时避免操作人员直接接触残留的化学试剂，提高操作安全性。

30、优选地，还包括步骤s6，管路清洗：所述摩阻测试模块设有第二排液管，配液罐清洗完成后，所述控制模块控制所述控制阀门开启，经所述外部水源向所述配液罐注入清水，启动循环管路上的循环泵将清水引入摩阻测试模块，以最大设定流量循环冲洗预设时间后停止所述循环泵，开启所述第二排液管上的排液阀将冲洗水排空。

31、通过控制模块自动控制注水、循环冲洗和排空操作，实现了摩阻测试管路的自动清洗；以最大设定流量循环冲洗，可产生较高的管内流速和剪切力，有效冲刷管壁上附着的聚合物。

32、排空后所述控制模块通过所述压差传感器采集所述测试管路两端的压差数据，并与预设洁净压差值进行比较：若所述压差数据未降至所述预设洁净压差值，则重复执行上述注水、循环冲洗、排空和压差比较操作；若所述压差数据降至所述预设洁净压差值，则判定管路清洗洁净，所述控制模块停止管路清洗操作

33、与现有技术相比，本发明的有益效果：

34、1. 本发明提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，通过自动加水模块和自动加粉模块的协同工作，由控制模块根据设定浓度自动计算投加量并控制送料机向配液罐内自动投加粉状样品，解决了现有技术中粉状减阻剂需人工称量和投放、操作环节多且易产生粉尘损耗的技术问题；

35、2. 本发明提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，通过管路注射加样模块在测试基液流出配液罐后的管路流动状态下将液体减阻剂在线注入并与测试基液混合，液体减阻剂不经过配液罐，避免了液体减阻剂在配液罐内因搅拌剪切而发生性能降解的技术问题，使减阻率测试结果更真实反映减阻剂的实际性能；

36、3. 本发明提供一种自动配液加样滑溜水摩阻测试系统，通过控制模块控制控制阀门开启，使外部水源进入所述配液罐，利用所述搅拌机构对配液罐内部进行搅拌清洗；后将清洗水引入所述摩阻测试模块进行循环冲洗，实现了测试完成后配液罐与管路的自动清洗，解决了现有技术中清洗依赖人工操作、费时费力的技术问题，无需人工干预即可完成清洗，提高了测试效率。