一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法，包括裂缝盒体，所述裂缝盒体内部固定设有裂缝母盒体，裂缝母盒体裂缝面上设有裂缝进料口，裂缝母盒体通过裂缝进料口与注入泵连通，注入泵上方连接有存储工作物料的工作物料储液罐，所述裂缝母盒体内部置有裂缝子盒体，所述液压腔前面从上到下依次设置有液压腔进液口和液压腔出液口，所述液压腔进液口通过管线依次与液压腔注入泵、液压腔工作液储罐连接，装置检查及连接，配液，开启裂缝闭合压力模拟装置，本发明专利技术可较真实地模拟纤维混合支撑剂在裂缝中运动过程，操作安全、简单、自动化程度及结果可信度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法，属于石油压裂领域。
技术介绍
纤维技术最早应用到加砂压裂技术中是为了解决油气井压后快速返排与支撑剂回流的矛盾，即排液速度太快就可能超过临界出砂流速，导致支撑剂返吐，排液速度太低又会导致排液时间增加和返排率降低。把具有一定柔韧性的纤维物质混在携砂液中同时注入地层，在人工裂缝中形成复合性支撑剂，支撑剂是基体，纤维是增强相。纤维的加入可以提高携砂液的携砂能力、控制支撑剂的回流、实现快速返排以及保持支撑剂充填层的稳定性等。纤维用于预防支撑剂回流效果明显，得到了国内外石油工作者的高度重视，进而对其开展了广泛研究，并在各大油气田进行了较大范围的应用。伴随压裂技术的进步与发展，纤维在压裂
的应用得到进一步拓展和延伸，目前形成了以纤维预防支撑剂回流、疏松砂岩纤维防砂压裂、低稠化剂纤维全程伴注网络加砂压裂为主体技术，以纤维缝内暂堵转向压裂、Hi-way通道压裂、“宽带”压裂为前沿技术的纤维压裂技术系列，展现出广阔的推广应用前景和市场价值。但纤维压裂技术基础理论及室内实验研究滞后于工程实践，使得该技术缺乏必要的、科学的、系统的理论指导，已成为制约该技术进一步发展和推广应用的瓶颈。在纤维压裂技术实验研究方面，国内外就纤维的分散性、配伍性、悬砂性、降解性等静态性能研究较多，而就更能直接、全面反映纤维在裂缝中分布、暂堵、稳定砂体特性的动态流动模拟方面，多采用常规的预置纤维填砂模型或岩心劈开裂缝充填纤维方式进行评价，这些手段均无法模拟纤维与支撑剂混合后的注入、运移及在裂缝中的分布形态，与纤维压裂现场实际相差甚远。室内实验模拟手段的缺失，使得纤维和支撑剂在裂缝中的运移规律及展布形态不能直观显示，只能臆断，且测得的实验结果可靠性较差，阻碍了该技术的进一步发展。
技术实现思路
由于模拟纤维与支撑剂混合后的注入、运移及在裂缝中的分布形态，与纤维压裂现场实际相差甚远。室内实验模拟手段的缺失，使得纤维和支撑剂在裂缝中的运移规律及展布形态不能直观显示，只能臆断，且测得的实验结果可靠性较差，阻碍了该技术的进一步发展。本专利技术针对上述情况进行科学合理的分析，自主研发一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法。本专利技术采用的技术方案是：一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，包括裂缝盒体，所述裂缝盒体内部固定设有裂缝母盒体，裂缝母盒体裂缝面上设有裂缝进料口，裂缝母盒体通过裂缝进料口与注入泵连通，注入泵上方连接有存储工作物料的工作物料储液罐，所述裂缝母盒体内部置有裂缝子盒体，所述裂缝子盒体裂缝面与裂缝母盒体裂缝面相对，裂缝子盒体与裂缝母盒体通过转轴活动链接，裂缝子盒体与裂缝母盒体裂缝面之间设置有液压腔，所述液压腔前面从上到下依次设置有液压腔进液口和液压腔出液口，所述液压腔进液口通过管线依次与液压腔注入泵、液压腔工作液储罐连接，所述液压腔出液口处依次连接有压力表、回压阀、储液罐。     所述裂缝母盒体的尖部设有出液口，该出液口通过管线与外部设有的出口端物料存储罐连接。     液压腔与裂缝母盒体通过密封装置连接。     所述的密封装置为密封胶。     所述玻璃母视窗、玻璃子视窗外部设有摄像头，所述摄像头外接有计算机。    所述液压腔为气囊。    一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验方法，包括以下步骤：   （1）检查纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置的完好性，打开恒温箱模拟地层温度；恒温箱为整个实验提供温度，以模拟地层温度情况；    （2）将压裂液前置液置于工作液储液罐中，前期先用它撑开裂缝；纤维混合支撑剂与压裂液的混合物配置好后置于另一个工作液储液罐；撑开裂缝后注入此混合物，纤维与支撑剂的质量比为5-30%；（3）按照储层实际情况，通过裂缝闭合压力模拟装置给裂缝盒体施加压力，达到30-60MPa模拟裂缝闭合压力；    （4）通过压力表设置出口端回压阀压力值为20-30MPa，封堵压力超过此值液体从进口端排出，低于此值则从出口端排出；    （5）通过注入泵向裂缝中注入可撑开裂缝的压裂液前置液，迫使裂缝张开，然后通过注入泵1及内径达到5-8mm的管线注入一定量的纤维、支撑剂与压裂液的混合液，使用摄像头记录裂缝内物料运动情况，使用压力表记录缝内压力值，并观察裂缝出口端出液情况；（6）纤维混合支撑剂缝内运动情况记录后，将裂缝母盒体、裂缝子盒体继续在恒温箱内放置若干时间，用以观察记录纤维降解情况，通过再次注入压裂液前置液可模拟纤维降解对缝内注入压力的影响；（7）实验完成后，释放整个实验所用的纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置的压力，维护保养实验设备，并整理、分析实验数据。本专利技术的技术效果为：通过储液罐、泵、管线、缝体、耐压玻璃视窗、摄像系统、裂缝垂向加压系统、测压装置及恒温装置组成一套用于模拟纤维混合支撑剂在裂缝中流动状态的实验装置，使得操作安全、简单；通过合理设计入口管线、入口孔眼尺寸、裂缝开启方式、耐压玻璃视窗及摄像系统，实现纤维混合支撑剂在裂缝中流动状态的直观展示。通过纤维混合支撑剂入口装置、缝体、裂缝垂向加压系统、测压装置及恒温装置等，准确模拟纤维压裂突破压力及研究纤维长度直径参数、注入工艺参数、降解与否对压力的影响规律，这样的结构新颖。基于设计的纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，建立集配液、试压、泵注、测压、摄像记录等流程为一体的纤维混合支撑剂裂缝流动模拟评价方法；该实验装置与方法可较真实地模拟纤维混合支撑剂在裂缝中运动过程，操作安全、简单、自动化程度及结果可信度高。以下将结合附图进行详细的说明。附图说明图1  纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置示意图。图2  裂缝盒体示意图。图3  裂缝母盒体示意图。图4  裂缝子盒体示意图。图中，附图说明：1、注入泵；2、工作物料存储罐；3、裂缝进料口；4、 裂缝面运动轨道；5、裂缝盒体；6、摄像头；7、计算机；8、出口端物料存储罐；9、液压腔工作液；10、液压腔注入泵；11、储液罐；12、回压阀；13、液压腔进液口；14、液压腔出液口；15、液压腔；16；密封装置；17、裂缝母盒体；18、裂缝子盒体；19、转轴；20、玻璃母视窗；21、玻璃子视窗；22、压力表。具体实施方式实施例1：由于纤维压裂技术基础理论及室内实验研究滞后于工程实践，使得该技术缺乏必要的、科学的、系统的理论指导，已成为制约该技术进一步发展和推广应用的瓶颈。在纤维压裂技术实验研究方面，国内外就纤维的分散性、配伍性、悬砂性、降解性等静态性能研究较多，而就更能直接、全面反映纤维在裂缝中分布、暂堵、稳定砂体特性的动态流动模拟方面，多采用常规的预置纤维填砂模型或岩心劈开裂缝充填纤维方式进行评价，这些手段均无法模拟纤维与支撑剂混合后的注入、运移及在裂缝中的分布形态，与纤维压裂现场实际相差甚远。室内实验模拟手段的缺失，使得纤维和支撑剂在裂缝中的运移规律及展布形态不能直观显示，只能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：包括裂缝盒体（5），所述裂缝盒体（5）内部固定设有裂缝母盒体（17），裂缝母盒体（17）裂缝面上设有裂缝进料口（3），裂缝母盒体（17）通过裂缝进料口（3）与注入泵（1）连通，注入泵（1）上方连接有存储工作物料的工作物料储液罐（2），所述裂缝母盒体（17）内部置有裂缝子盒体（18），所述裂缝子盒体（18）裂缝面与裂缝母盒体（17）裂缝面相对，裂缝子盒体（18）与裂缝母盒体（17）通过转轴（19）活动链接，裂缝子盒体（18）与裂缝母盒体（17）裂缝面之间设置有液压腔（15），所述液压腔（15）前面从上到下依次设置有液压腔进液口（13）和液压腔出液口（14），所述液压腔进液口（13）通过管线依次与液压腔注入泵（10）、液压腔工作液储罐（9）连接，所述液压腔出液口（14）处依次连接有压力表（22）、回压阀（12）、储液罐（11）。

【技术特征摘要】
1.一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：包括裂缝盒体（5），所述裂缝盒体（5）内部固定设有裂缝母盒体（17），裂缝母盒体（17）裂缝面上设有裂缝进料口（3），裂缝母盒体（17）通过裂缝进料口（3）与注入泵（1）连通，注入泵（1）上方连接有存储工作物料的工作物料储液罐（2），所述裂缝母盒体（17）内部置有裂缝子盒体（18），所述裂缝子盒体（18）裂缝面与裂缝母盒体（17）裂缝面相对，裂缝子盒体（18）与裂缝母盒体（17）通过转轴（19）活动链接，裂缝子盒体（18）与裂缝母盒体（17）裂缝面之间设置有液压腔（15），所述液压腔（15）前面从上到下依次设置有液压腔进液口（13）和液压腔出液口（14），所述液压腔进液口（13）通过管线依次与液压腔注入泵（10）、液压腔工作液储罐（9）连接，所述液压腔出液口（14）处依次连接有压力表（22）、回压阀（12）、储液罐（11）。
2.根据权利要求1所述的一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：所述裂缝母盒体（17）的尖部设有出液口，该出液口通过管线与外部设有的出口端物料存储罐（8）连接。
3.根据权利要求1所述的一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：所述液压腔（15）与裂缝母盒体（17）通过密封装置（16）连接。
4.根据权利要求3所述的一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：所述的密封装置（16）为密封胶。
5.根据权利要求1所述的一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，其特征在于：所述玻璃母视窗（20）、玻璃子视窗（21）外部设有摄像头（6），所述摄像头（6）外接有计算机（7）。
6....

【专利技术属性】
技术研发人员：许洪星，王祖文，张冕，池晓明，廖乐军，李燕红，高红平，纪冬冬，郭艳萍，杨燕，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61