超临界二氧化碳复合压裂实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超临界二氧化碳复合压裂实验装置及实验方法，该实验装置包括岩心夹持器和二氧化碳供应装置，岩心夹持器包括夹持机构和施压机构，夹持机构包括左岩心室和右岩心室，施压机构用于对左岩心室与右岩心室之间的岩石样品施加压力；右岩心室的左端面设置有前置液注入端口，二氧化碳供应装置与前置液注入端口连通；左岩心室的右端面设置有前置液排出端口，左岩心室还设置有压裂液注入端口，左岩心室与右岩心室之间的空间与压裂液注入端口相连通，压裂液注入端口能够将压裂液注入左岩心室与右岩心室之间的空间，解决了实验室尺度下难以完全模拟超临界CO2复合压裂的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳复合压裂实验装置及实验方法


[0001]本专利技术涉及非常规油气开采
，尤其涉及一种超临界二氧化碳复合压裂实验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]压裂改造是低渗、特低渗透储层经济开发的重要方法，对于页岩油储层的开发，压裂改造是必要手段，但是目前页岩油的压裂存在水敏问题、消耗大量水资源和压裂后导致的相关污染等缺点。CO2无水压裂技术可以实现低压敏感性油气藏的高效开发，其中，超临界CO2压裂作为无水压裂的一种，可以应用于页岩油、页岩气和煤层气的开发。与其它常规压裂液相比，超临界CO2具有更强的溶解、扩散和渗透能力，破裂压力是使用其它压裂液的30％
‑
80％，破岩所需比能是其它方法的20％
‑
50％。超临界CO2用于压裂页岩，具有比较大的优势。
[0003]结合超临界CO2压裂和水力压裂的优势，超临界CO2复合压裂在前置液阶段，利用超临界CO2低表面张力、低黏度、高扩散系数及压裂液伤害率低的特点，造分支缝网、增能增效；利用水力压裂造主缝、提高缝网导流能力，实现增大改造体积、提高原油流度及近井地层压力，有效动用页岩油，实现储层增产。超临界CO2前置注入可有效降低储层岩石单轴抗压和抗拉强度，并产生新的微孔隙和微裂缝。在超临界CO2注入过程中，CO2在地层水的存在下与某些矿物发生反应，形成大尺寸的腐蚀孔。此外，由于长期的腐蚀作用，原有的裂缝逐渐扩散，产生更多新裂缝，导致岩石强度的急剧下降。
[0004]超临界CO2复合压裂中，先注入超临界CO2，再注入水基压裂液进行压裂，目前在研发过程中，存在实验室尺度下难以完全模拟实际油田开发的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种超临界二氧化碳复合压裂实验装置及实验方法，以缓解实验室尺度下难以完全模拟超临界CO2复合压裂的技术问题。
[0006]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供一种超临界二氧化碳复合压裂实验装置，包括：岩心夹持器和二氧化碳供应装置，所述岩心夹持器包括夹持机构和施压机构，所述夹持机构包括左岩心室和右岩心室，所述夹持机构能够将岩石样品固定到所述左岩心室与所述右岩心室之间，所述施压机构用于对所述左岩心室与所述右岩心室之间的岩石样品施加压力；
[0008]所述右岩心室的左端面设置有前置液注入端口，所述二氧化碳供应装置与所述前置液注入端口连通；所述左岩心室的右端面设置有前置液排出端口，所述左岩心室还设置有压裂液注入端口，所述左岩心室与所述右岩心室之间的空间与所述压裂液注入端口相连通，所述压裂液注入端口能够将压裂液注入所述左岩心室与所述右岩心室之间的空间。
[0009]在优选的实施方式中，所述施压机构包括外筒体和胶套，所述胶套的两端分别套设于所述左岩心室外和所述右岩心室外，并且，所述胶套设置于所述外筒体内，所述胶套的
外壁与所述外筒体之间设置有围压环空。
[0010]在优选的实施方式中，所述左岩心室和所述右岩心室外分别套设有锥度套；所述胶套包括中心部和端部，所述端部的外径大于所述中心部外径，所述端部套设于所述锥度套外，所述中心部套设于所述左岩心室外和所述右岩心室外。
[0011]在优选的实施方式中，所述施压机构包括限位机构、轴压筒体和轴压活塞，所述限位机构与所述左岩心室连接以阻止所述左岩心室向左活动，所述轴压活塞安装于所述轴压筒体且与所述右岩心室连接，用于驱使所述右岩心室向左移动。
[0012]在优选的实施方式中，所述前置液注入端口设置于所述右岩心室的中心，所述前置液排出端口偏离所述左岩心室的中心。
[0013]在优选的实施方式中，所述压裂液注入端口包括压裂液注入通道和压裂管，所述压裂液注入通道与所述压裂管连通，所述压裂管安装于所述左岩心室的右端面，所述压裂管至少部分延伸至所述左岩心室与所述右岩心室之间的空间。
[0014]在优选的实施方式中，所述压裂管设置于所述左岩心室的中心。
[0015]在优选的实施方式中，所述岩心夹持器包括堵头，所述堵头设置有压裂孔、渗流孔和放射槽。
[0016]在优选的实施方式中，所述二氧化碳供应装置包括二氧化碳气瓶、增压泵和恒温水浴锅。
[0017]本专利技术提供一种超临界二氧化碳复合压裂实验方法，采用上述的超临界二氧化碳复合压裂实验装置，所述实验方法包括：通过所述前置液注入端口向岩石样品注入超临界二氧化碳；通过所述压裂液注入端口向岩石样品注入压裂液。
[0018]本专利技术的特点及优点是：
[0019]实验时，通过施压机构模拟地层应力条件。通过前置液注入端口向岩石样品注入超临界二氧化碳，并从前置液排出端口排出，实现超临界二氧化碳前置注入；压裂液注入端口进行后置水基压裂液的注入，可两端注入流体，实现前置超临界CO2注入+后置水基压裂液压裂，模拟油气藏前置超临界CO2注入—压裂一体化工艺，实验过程中模拟的地层真实状态不会发生改变。前置液注入端口可在模拟地层状态下进行前置超临界CO2注入，研究超临界CO2对储层物性的影响；压裂液注入端口及前置液排出端口，可在前置超临界CO2注入结束后，在相同模拟地层状态下原位进行水力压裂，模拟油气藏前置超临界CO2注入—压裂一体化工艺，符合实际油气田开发的操作条件，从而使实验结果更为真实、准确。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术提供的超临界二氧化碳复合压裂实验装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术提供的超临界二氧化碳复合压裂实验装置中夹持机构的示意图；
[0023]图3为本专利技术提供的超临界二氧化碳复合压裂实验装置中堵头的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术提供的超临界二氧化碳复合压裂实验装置中二氧化碳供应装置的示
意图。
[0025]附图标号说明：
[0026]10、岩心夹持器；11、加热瓦；
[0027]21、左岩心室；22、右岩心室；
[0028]311、前置液注入端口；312、前置液排出管道；
[0029]32、压裂液注入端口；321、压裂液注入通道；322、压裂管；
[0030]41、外筒体；411、围压环空；
[0031]42、胶套；421、中心部；422、端部；423、锥形部；
[0032]43、锥度套；
[0033]50、限位机构；51、左压帽；52、垫块；
[0034]61、轴压筒体；611、活塞腔；62、轴压活塞；
[0035]71、第一O型圈；73、第二O型圈；
[0036]72、堵头；721、压裂孔；722、渗流孔；723、放射槽；
[0037]80、二氧化碳供应装置；81、二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳复合压裂实验装置，其特征在于，包括：岩心夹持器和二氧化碳供应装置，所述岩心夹持器包括夹持机构和施压机构，所述夹持机构包括左岩心室和右岩心室，所述夹持机构能够将岩石样品固定到所述左岩心室与所述右岩心室之间，所述施压机构用于对所述左岩心室与所述右岩心室之间的岩石样品施加压力；所述右岩心室的左端面设置有前置液注入端口，所述二氧化碳供应装置与所述前置液注入端口连通；所述左岩心室的右端面设置有前置液排出端口，所述左岩心室还设置有压裂液注入端口，所述左岩心室与所述右岩心室之间的空间与所述压裂液注入端口相连通，所述压裂液注入端口能够将压裂液注入所述左岩心室与所述右岩心室之间的空间。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳复合压裂实验装置，其特征在于，所述施压机构包括外筒体和胶套，所述胶套的两端分别套设于所述左岩心室外和所述右岩心室外，并且，所述胶套设置于所述外筒体内，所述胶套的外壁与所述外筒体之间设置有围压环空。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳复合压裂实验装置，其特征在于，所述左岩心室和所述右岩心室外分别套设有锥度套；所述胶套包括中心部和端部，所述端部的外径大于所述中心部外径，所述端部套设于所述锥度套外，所述中心部套设于所述左岩心室外和所述右岩心室外。4.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳复合压裂实验装置，其特征在于，所述施压机构包括限位机构、轴压筒体和轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海柱，臧雨溪，王斌，田守嶒，田港华，王天宇，廖勤拙，李敬彬，武晓光，盛茂，杨睿月，王树帅，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：