一种压裂液过孔性能的预测方法、装置及设备

本技术涉及油气田压裂液性能测试，尤其涉及一种压裂液过孔性能的预测方法、装置及设备。

背景技术：

1、页岩油水平井体积压裂施工中，压裂液从井筒经射孔孔眼高速进入地层，经历极高剪切和拉伸复合流动，导致聚合物分子链断裂、黏度下降，影响携砂能力和改造效果。实际施工中压裂液需多次过孔且含高浓度支撑剂，进一步加剧黏度损失。

2、相关技术主要采用旋转黏度计、毛细管流变仪施加纯剪切场测定流变参数，以及小型缩比过孔模拟装置配套平流泵驱替系统在缩比孔道内完成单次纯液相过流，还可以通过高速搅拌式降解模拟装置通过定速搅拌桨对压裂液施加持续剪切后检测黏度。

3、然而，相关技术的压裂液过孔性能的预测装置和方法无法精准复现矿场过孔流动条件、模拟累积剪切效应及含砂工况，预测结果的准确度较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种压裂液过孔性能的预测方法、装置及设备，用于解决相关技术中预测结果的准确度较低的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种压裂液过孔性能的预测方法，包括：

3、在待测压裂液的测试过程中，获取待测压裂液在同一测试段的多种实验工况下的上游样品和下游样品；不同实验工况至少用于指示测试段中不同孔眼几何参数的孔眼板；上游样品取自孔眼板的上游，下游样品取自孔眼板的下游；测试段用于模拟井筒孔眼；

4、针对各实验工况，基于上游样品的过孔前黏度和下游样品的过孔后黏度，计算黏度损失率；

5、根据黏度损失率，确定待测压裂液在不同实验工况下的过孔性能变化规律。

6、本技术提供了一种压裂液过孔性能的预测方法，通过采用与矿场套管尺寸一致的主管道及与矿场射孔参数一致的孔眼板，高保真复现井下流体由大截面突入孔眼时的拉伸-剪切复合流动特征，并借助旁通回路执行预循环流程，有效规避了管路启动阶段的流场扰动，确保过孔前压裂液性能稳定，再通过在孔眼板上下游实施同步取样，降低取样时间差引发的黏度自然恢复误差，保障过孔前后黏度对比的有效性，进而通过多工况循环测试获取不同排量、孔眼参数及含砂工况下的多组黏度损失率数据，完整覆盖矿场施工的全场景变量，解决了相关技术中压裂液过孔性能的预测装置及方法无法精准复现矿场过孔流动条件、模拟累积剪切效应及含砂工况的技术问题，从而提高过孔性能预测的准确度。

7、可选地，不同实验工况还用于指示测试段中待测压裂液经过孔眼板的排量、测试段中待测压裂液经过孔眼板的次数中的至少一种。

8、这里，本技术通过对排量与孔眼几何参数的精准调控，真实复现了流体由井筒大截面突入孔眼时的拉伸-剪切复合流动特征，解决了流动模式失真的问题；利用闭路循环机制模拟压裂液多次往复通过孔眼的工况，还原了黏度随过孔次数增加的渐进式衰减规律，弥补了单次过流实验无法反映累积剪切效应的缺陷。

9、可选地，排量在多个排量梯度之间切换，孔眼几何参数在多个粗糙度之间切换。

10、这里，本技术通过排量、孔眼粗糙度的梯度化设计，实现了矿场全施工场景的高保真覆盖：各排量梯度匹配页岩油水平井主流施工区间，解决了因剪切速率不足导致的低工况数据无法外推的技术问题；各粗糙度梯度对应孔眼完井初期、常规服役期及冲蚀后的全生命周期状态，降低了孔眼磨损程度差异带来的误差，进一步提升了过孔性能预测数据与矿场实际工况的吻合度。

11、可选地，获取待测压裂液在同一测试段的多种实验工况下的上游样品和下游样品，包括：

12、在同一实验工况下获取n个平行组的上游样品和下游样品；其中，n为任意大于1的正整数；

13、根据过孔后黏度和过孔前黏度，计算黏度损失率，包括：

14、分别计算各平行组的黏度损失率，以各平行组的黏度损失率的平均值作为实验工况下的黏度损失率。

15、这里，本技术通过在同一实验工况下设置n组平行取样并采用均值计算方法，有效降低了因压裂液非均质性、局部絮凝或取样随机性带来的单次取样偶然误差，确保了实验数据能够真实反映特定实验工况下的流体本征特性，并在适配压裂液多相流体特性的基础上，通过样本量的合理配置提高了实验精度与测试效率，进一步保障了最终预测结果与矿场实际工况的吻合度。

16、可选地，根据黏度损失率，确定待测压裂液在不同实验工况下的过孔性能变化规律，包括：

17、获取待测压裂液的初始分子量分布和过孔后分子量分布，以确定分子量断裂比；

18、根据分子量断裂比与多个黏度损失率的关联关系，建立待测压裂液的分子量黏度降解预测模型；其中，分子量黏度降解预测模型用于表征待测压裂液的黏度损失与分子链断裂之间的定量关系。

19、这里，本技术通过引入预测模型，获取初始与过孔后的分子量分布以确定分子量断裂比，在此基础上建立的分子量断裂比与黏度损失率的定量关联关系，能够基于分子结构参数对未测试工况下的黏度响应进行可靠推演，提高了性能预测的外推精度，并为压裂液分子结构的定向设计与抗剪切性能改良提供了依据，进一步增强了预测结果对矿场实际工况的适配性。

20、可选地，在根据黏度损失率，确定待测压裂液在不同实验工况下的过孔性能变化规律之后，还包括：

21、将多个实验工况下的黏度损失率存储为系统实验数据库；

22、以预设的黏度损失率允许值为约束条件，根据系统实验数据库生成施工参数优化建议。

23、这里，本技术通过将多工况黏度损失率数据统一归档为系统实验数据库，实现了实验数据的管理复用，减少了重复性基础验证实验的资源消耗，并以对应矿场携砂能力最低要求的预设黏度损失率允许值为约束，从数据库中匹配满足性能需求的压裂液体系、排量适用范围及砂浓度上限，由此生成的施工参数优化建议无需额外缩放修正即可直接适配矿场场景，有效降低了现场施工的参数调试成本，提高了施工设计的可靠性与矿场实际工况的适配度。

24、第二方面，本技术实施例提供一种闭路循环实验系统，包括：

25、混配罐，用于容纳待测压裂液；

26、泵送装置，与混配罐的出口连接，泵送装置用于驱动待测压裂液循环流动；

27、用于井筒孔眼模拟的测试段，测试段的进液口连接至泵送装置的出口，测试段设有与矿场套管尺寸一致的主管道和设置于主管道上的孔眼板，孔眼板上加工有与矿场射孔参数一致的射孔孔眼；

28、旁通回路，旁通回路的入口连接于泵送装置的出口与测试段的进液口之间，旁通回路的出口连接至混配罐的入口，旁通回路用于在预循环阶段使待测压裂液绕过测试段；

29、密封接收腔，密封接收腔设置于孔眼板的出口侧，用于收集通过射孔孔眼后的压裂液；

30、取样装置，取样装置包括设置于孔眼板上游的第一取样口和设置于密封接收腔内的第二取样口，用于在孔眼板的上游和下游同时取样；

31、回液管路，回液管路的入口连接至密封接收腔的出口，回液管路的出口连接至混配罐的入口，回液管路与泵送装置、测试段共同构成闭路循环回路。

32、可选地，还包括：

33、支撑剂供给装置，设置于混配罐上方，用于向混配罐内定量加入支撑剂；

34、浓度监测装置，设置于混配罐的出口管路处，用于实时监测待测压裂液中的支撑剂浓度；

35、控制装置，分别与支撑剂供给装置和浓度监测装置连接，用于根据浓度监测装置的反馈信号控制支撑剂供给装置的加砂速率。

36、可选地，孔眼板可更换地设置于主管道上。

37、第三方面，本技术实施例提供一种压裂液过孔性能的预测设备，包括：

38、至少一个处理器和存储器；

39、存储器存储计算机执行指令；

40、至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如上第一方面以及第一方面各种可能涉及的压裂液过孔性能的预测方法。

41、本技术实施例提供的一种压裂液过孔性能的预测方法、装置及设备，其中，该方法通过采用与矿场套管尺寸一致的主管道及与矿场射孔参数一致的孔眼板，高保真复现井下流体由大截面突入孔眼时的拉伸-剪切复合流动特征，并借助旁通回路执行预循环流程，有效规避了管路启动阶段的流场扰动，确保过孔前压裂液性能稳定，再通过在孔眼板上下游实施同步取样，降低取样时间差引发的黏度自然恢复误差，保障过孔前后黏度对比的有效性，进而通过多工况循环测试获取不同排量、孔眼参数及含砂工况下的多组黏度损失率数据，完整覆盖矿场施工的全场景变量，解决了相关技术中压裂液过孔性能的预测装置及方法无法精准复现矿场过孔流动条件、模拟累积剪切效应及含砂工况的技术问题，从而提高过孔性能预测的准确度。