压裂液摩阻测试系统的设计与研究

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1、：论文分类号：２学校代码丨０７０８学号：１５０５０１７ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔｈｅｓ＇ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ压裂液摩阻测试系统的设计与研宄賴．刘越指导教师姓名：董继先教授…称：机械Ｉ，醫Ｊ：论文提娜厕年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位雛大学！—細＂讀———■■■—＾＾—＾―—■■■■—申请工学硕士学位论文论文题目：压裂液摩阻测试系统的设计与研究学科门类：工

2、学一级学科：机械工程培养单位：机电工程学院硕士生：刘越导师：董继先教授2018年5月DesignandStudyofFrictionTestSystemforFracturingFluidAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYueLiuSupervisor:Prof.JixianDongMay201

3、8压裂液摩阻测试系统的设计与研究摘要在石油或者天然气开采中，压裂液中减阻剂的减阻性能直接影响压裂施工的效率，压裂液摩阻测试系统是一种通过测量减阻水在管路中的摩阻而进一步确定减阻剂的减阻率的测试系统。在传统测试的装置和方法中，自动化程度较低，劳动强度大。综上所述，本课题将设计一种自动化程度高，操作简单的压裂液摩阻测试系统，可以对不同类型的减阻剂进行减阻性能价，对处于不同工况下的减阻剂减阻率进行合理判断，利用计算机对实验数据实时采集，尽可能减少人为失误，提高测试精度。本文的具体内容如下：（1）论文的目的背景及意义：综述了国内外流体阻力

4、的测试方法、减阻剂的的压差实验进展以及摩阻测试装置的研究现状；分析了压裂液中摩阻的影响因素，并提出压裂液摩阻测试系统的总体方案。（2）硬件设计与选型：根据总体方案的特征，从数据采集、数据处理以及数据通信三方面对硬件组成进行设计，对组成测试系统的各个硬件模块进行说明；通过对控制要求的分析，完成了测试系统I/O点数的统计以及PLC的硬件选型，为压裂液摩阻测试系统的软件设计部分奠定了基础。（3）压裂液摩阻测试系统的软件设计：从控制软件设计，上位机组态设计以及数据处理模块三部分对压裂液摩阻测试系统的的软件部分进行设计，其中控制软件设计包括

5、实现系统启动/停止，离心泵运转频率设定、模拟量信号采集、水箱温度控制、阀门开度调节以及数字量信号的逻辑控制等。上位机组态设计主要是实现人机交互界面，可以对整个系统的数据采集以及系统中的参数进行修改。数据处理设计主要是用WinCC组态软件利用自带控件连接到后台数据库，使用VBS脚本语言对组态软件进行再次编辑，实现数据归档以及变量曲线绘制等。（4）用测试系统对减阻剂进行实验研究：完成对所述测试系统设计与搭建之后，用该测试系统对减阻剂YC-DR30在不同浓度下，不同温度下以及在粗糙管和光滑管中的减阻性能做出了实验，并对两种测试管路的减阻

6、性能进行了对比分析。结果表明：在低温状态减阻剂YC-DR30在光滑管和粗糙管中的摩擦系数随着雷诺数增加而减少，减阻率随着雷诺数增加而增加。在光滑管中的减阻效果优于在粗糙管中的减阻效果。本课题所设计研究的压裂液摩阻测试系统不仅能实现减阻参数的准确测量，而且具有小型化、拆装简单便于升级维护、成本低等特点，对压裂液中I减阻剂的进一步研究开发具有现实意义。关键词：压裂液，摩阻测试，减阻率，数据采集，实验研究IIDesignandStudyofFrictionTestSystemforFracturingFluidABSTRACTInthe

7、exploitationofoilandnaturalgas，dragreductionperformanceofdragreducerinfracturingfluidaffectstheefficiencyoffracturingconstruction.Frictiontesteroffracturingfluidisatestinstrument.Itisusedtomeasurefrictionofdragreducingwaterinthepipeline.Itcandeterminethedragreductionr

8、ateofdragreducers.Butintraditionaltestmethodsanddevices,automationislowandlaborintensityishigh.Insummary,thesubjecthasdesign