一种可变向式平行板裂缝模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可变向式平行板裂缝模拟装置及方法，模拟装置包括平行板裂缝装置、滚动架、滚动体和驱动装置，滚动架固定设置，平行板裂缝装置设置于滚动架的上方，滚动体固定安装于平行板裂缝装置的底部，滚动架的上部上设有供滚动体转动的辊道，滚动体设置于所述辊道上，平行板裂缝装置能够随滚动体在辊道上的转动而摆动；驱动装置与平行板裂缝装置以及滚动架连接，用于驱动平行板裂缝装置进行摆动；平行板裂缝装置的携砂液进口和携砂液出口分别设置于平行板裂缝装置沿水平方向的两端。本发明专利技术能够实现裂缝走向与水平面之间夹角的变化，进而模拟实际地层中裂缝走向不同时缝内携砂液等流体的输送规律。

A Variable Direction Parallel Plate Crack Simulator and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种可变向式平行板裂缝模拟装置及方法
本专利技术涉及油气田开发过程中的实验室模拟装置，特别是一种可变向式平行板裂缝模拟装置及方法。
技术介绍
随着常规油气资源逐渐枯竭，低渗透油气田和非常规油气藏的生产在开发过程中将愈发显得重要，而这类油气藏通常都需要压裂改造后才能满足生产需求，体积压裂作为一种重要的压裂方式而被广泛应用其通过形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络从而达到提高初始产量和最终采收率的目的。水力压裂的关键是在于其形成高导流能力的填砂裂缝，支撑剂在裂缝中的输送及铺置形态直接决定了压后增产效果，且通过滑溜水压裂产生的裂缝网络错综复杂，形成的裂缝形状及走向差异很大。目前对于压裂施工过程中压裂液携带支撑剂进入裂缝后支撑剂输送规律的研究主要基于沿水平面方向的平行板裂缝模拟实验装置，对于不同走向下的裂缝中输砂规律研究鲜少。在理想状况下，裂缝在水平面沿直线延伸，但在实际地层中，压裂产生的裂缝在其走向上的各段的岩性及闭合应力梯度均不同，即存在各向异性，缝内携砂液等流体所受到的力也会存在不同，影响最终的铺砂效果。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可变向式平行板裂缝模拟装置及方法，本专利技术能够实现裂缝走向与水平面之间夹角的变化，进而模拟实际地层中裂缝走向不同时缝内携砂液等流体的输送规律。本专利技术采用的技术方案如下：一种可变向式平行板裂缝模拟装置，包括平行板裂缝装置、滚动架、滚动体和驱动装置，滚动架固定设置，平行板裂缝装置设置于滚动架的上方，滚动体固定安装于平行板裂缝装置的底部，滚动架的上部上设有供滚动体转动的辊道，滚动体设置于所述辊道上，平行板裂缝装置能够随滚动体在辊道上的转动而摆动；驱动装置与平行板裂缝装置以及滚动架连接，用于驱动平行板裂缝装置进行摆动；平行板裂缝装置的携砂液进口和携砂液出口分别设置于平行板裂缝装置沿水平方向的两端。所述辊道为圆弧形辊道，滚动体的下部为与所述辊道适配的圆弧结构，滚动体的下部与所述辊道同心。所述辊道包括若干个用于形成整个辊道的辊动轴，辊动轴安装于滚动架上，滚动体的下部设置于辊动轴的辊面上。驱动装置包括液压缸和固定板，固定板的一端与平行板裂缝装置1底部的一端固定连接，液压缸的缸体与滚动架轴连接，液压缸的活塞杆的端部与固定板的另一端轴连接。滚动架包括固定底板和固定侧板，固定底板固定设置，固定侧板设置两个且并排固定安装于固定底板上，两个固定侧板之间通过连接轴固定连接，所述辊道设置于两个固定侧板之间的位置，滚动体的下部伸入两个固定侧板之间。滚动体包括两个并排设置的滚动板，滚动板的上端通过螺栓与平行板裂缝装置的底部固定连接，滚动板下端的形状与所述辊道形状适配。一种可变向式平行板裂缝模拟方法，通过上述模拟装置进行，包括以下步骤：S1，通过驱动装置的动作，使平行板裂缝装置与水平方向呈预设夹角；S2，从平行板裂缝装置不同位置的携砂液进口注入携砂液，携砂液中的支撑剂在平行板裂缝装置的主缝内运移及铺置；S3，观察支撑剂在平行板裂缝装置的主缝内运移及铺置规律，测量实验参数平衡高度和砂堤前缘距离。S2中，选择平行板裂缝装置的其中一个携砂液进口注入携砂液，其余携砂液进口关闭；同时打开平行板裂缝装置1的其中一个携砂液出口，其余携砂液出口关闭。还包括S4，S3结束后，通过驱动装置的动作，使平行板裂缝装置与水平方向呈预设夹角；从平行板裂缝装置不同位置的携砂液进口注入水，对平行板裂缝装置进行冲砂；冲刷后的废液经平行板裂缝装置的携砂液出口排出。S4中，通过驱动装置的动作，使得使平行板裂缝装置携砂液进口高度上升，携砂液出口高度降低；打开平行板裂缝装置高度最低的携砂液出口。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的可变向式平行板裂缝模拟装置，通过驱动装置提供动力，通过滚动体以及滚动架的上部上设有供滚动体转动的辊道为平行板裂缝装置提供导向，使得平行板裂缝装置能够在驱动装置的驱动下进行摆动，来实现平行板裂缝装置两端(即设置携砂液进口的一端和设置携砂液出口的一端)高度的变化，从而实现模拟裂缝走向与水平面之间夹角在预设角度之间变化时支撑剂在主缝内的运移及铺置规律。此外本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的裂缝进出口端的高度差能够通过驱动装置进行调节，使得实验结束后的清洗作业更加简便。通过改变平行板裂缝装置两端的高度差，将基于重力和流体的携带能力的缝内支撑剂携带出装置，减小下一次实验开始前的误差。本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的存在能够避免彼此相邻的实验中不同目数、不同密度支撑剂的混淆，保障实验用砂的纯粹。进一步的，辊道包括若干个用于形成整个辊道的辊动轴，滚动体的下部设置于辊动轴的辊面上，因此，滚动体在辊道中转动时，滚动体与辊动轴的辊面主要为滚动摩擦，因此转动阻力小，转动角度控制起来能够更加精确。进一步的，辊道设置于两个固定侧板之间的位置，滚动体的下部伸入两个固定侧板之间，通过两个固定侧板从滚动体的侧向对滚动体进行约束，能够滚动体在辊道设置的稳定性，保证模拟过程中的安全。进一步的，滚动体包括两个并排设置的滚动板，两个并排设置的滚动板首先能够保证平行板裂缝装置安装的稳定性，其次还能够降低滚动体的整体质量。本专利技术可变向式平行板裂缝模拟方法中，通过驱动装置的动作，使平行板裂缝装置与水平方向呈预设夹角；从平行板裂缝装置不同位置的携砂液进口注入携砂液，携砂液中的支撑剂在平行板裂缝装置的主缝内运移及铺置；因此能够实现裂缝走向与水平面之间夹角的变化，进而、模拟实际地层中裂缝走向不同时缝内携砂液等流体的输送规律。同时，本专利技术可变向式平行板裂缝模拟方法过程简便。附图说明图1为本专利技术可变向式平行板裂缝模拟方法原理图；图2(a)为本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的主视结构示意图，图2(b)是本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置左视立体示意图；图2(c)为本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的一种使用状态图；图2(d)为本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的另一种使用状态图；图3为本专利技术平行板裂缝装置连接滚动体后的结构示意图；图4为本专利技术滚动体的结构示意图；图5(a)为本专利技术固定侧板连接滚动轴后的结构示意图(若干滚动轴组装成辊道，从固定侧板内侧向其外侧观察)；图5(b)为本专利技术固定侧板连接滚动轴后的滚动架结构示意图(从固定侧板外侧向其内侧观察)；图6为本专利技术采用的滚动结构示意图；图7(a)本专利技术采用的液压杆的缸体的结构示意图；图7(b)为本专利技术采用的液压杆的活塞杆的结构示意图，缸体和活塞杆连接成液压杆；图8为本专利技术固定板的结构示意图；图9为本专利技术可变向式平行板裂缝模拟装置的纵剖图。图中，1-平行板裂缝装置，1-1-1-携砂液进口A，1-1-2-携砂液进口B，1-1-1-携砂液进口C，1-2-1-携砂液出口A，1-2-2-携砂液出口B，1-2-1-携砂液出口C，2-滚动架，2-1-固定底板，2-2-固定侧板，2-3-第一连接轴，3-滚动轴，3-1-螺纹段，4-滚动体，4-1-滚动板，5-液压杆，5-1-缸体，5-1-1-第一轴接孔，5-1-2-活塞孔，5-2-活塞杆，5-2-1-第二轴接孔，6-固定板，6-1-螺栓孔，6-2-第三轴接孔，7-连接轴孔，8-搅拌泵，9-储液罐，10-螺杆泵，11-控制台，12-废液池，13-除砂器，14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，包括平行板裂缝装置(1)、滚动架(2)、滚动体(4)和驱动装置，滚动架(2)固定设置，平行板裂缝装置(1)设置于滚动架(2)的上方，滚动体(4)固定安装于平行板裂缝装置(1)的底部，滚动架(2)的上部上设有供滚动体(4)转动的辊道，滚动体(4)设置于所述辊道上，平行板裂缝装置(1)能够随滚动体(4)在辊道上的转动而摆动；驱动装置与平行板裂缝装置(1)以及滚动架(2)连接，用于驱动平行板裂缝装置(1)进行摆动；平行板裂缝装置(1)的携砂液进口和携砂液出口分别设置于平行板裂缝装置(1)沿水平方向的两端。

【技术特征摘要】
1.一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，包括平行板裂缝装置(1)、滚动架(2)、滚动体(4)和驱动装置，滚动架(2)固定设置，平行板裂缝装置(1)设置于滚动架(2)的上方，滚动体(4)固定安装于平行板裂缝装置(1)的底部，滚动架(2)的上部上设有供滚动体(4)转动的辊道，滚动体(4)设置于所述辊道上，平行板裂缝装置(1)能够随滚动体(4)在辊道上的转动而摆动；驱动装置与平行板裂缝装置(1)以及滚动架(2)连接，用于驱动平行板裂缝装置(1)进行摆动；平行板裂缝装置(1)的携砂液进口和携砂液出口分别设置于平行板裂缝装置(1)沿水平方向的两端。2.根据权利要求1所述的一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，所述辊道为圆弧形辊道，滚动体(4)的下部为与所述辊道适配的圆弧结构，滚动体(4)的下部与所述辊道同心。3.根据权利要求1所述的一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，所述辊道包括若干个用于形成整个辊道的辊动轴，辊动轴安装于滚动架(2)上，滚动体(4)的下部设置于辊动轴的辊面上。4.根据权利要求1所述的一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，驱动装置包括液压缸(5)和固定板(6)，固定板(6)的一端与平行板裂缝装置(1)底部的一端固定连接，液压缸(5)的缸体(5-1)与滚动架(2)轴连接，液压缸(5)的活塞杆(5-2)的端部与固定板(6)的另一端轴连接。5.根据权利要求1所述的一种可变向式平行板裂缝模拟装置，其特征在于，滚动架(2)包括固定底板(2-1)和固定侧板(2-2)，固定底板(2-1)固定设置，固定侧板(2-2)设置两个且并排固定安装于固定底板(2-1)上，两个固定侧板(2-2)之间通过连接轴(2-3)固定连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周德胜，李萌，符洋，王海洋，刘雄，刘娅菲，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61