低渗储层动态携砂扩缝测试装置制造方法及图纸

一种低渗储层动态携砂扩缝动态测试装置，通过模拟在水力压裂过程中实际动态携砂过程，提供了一种监测低渗储层动态携砂扩缝过程并测量裂缝动态导流能力的系统装置，实验装置由供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统组成。本发明专利技术装置不仅可以实时监测压裂过程中支撑剂携砂扩缝过程，还能够实现在不同闭合压力下更为真实地模拟出在页岩气储层在水力压裂过程中由于支撑剂的作用引起的裂缝导流能力的变化情况，并计算出相应的裂缝导流能力值。本发明专利技术可操作性强、结构严谨，既能实时监测压裂过程中支撑剂携砂扩缝过程，又能准确地测量出动态携砂过程中裂缝导流能力的真实值。

【技术实现步骤摘要】
低渗储层动态携砂扩缝测试装置
本专利技术装置属于非常规能源开发
，在设置上不仅可以实现常规裂缝导流能力测试，经特别设计，还可在不同时段下进行低渗储层裂缝动态扩缝能力测试，并实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程，是可以评价在压裂液和岩样共同作用下，低渗储层动态携砂扩缝能力的一种测试装置。
技术介绍
页岩气储层具有低孔低渗的特点，所以在页岩气开发过程中，水力压裂是页岩气增产重要措施和关键手段。通过水力压裂技术对储层进行压裂改造，产生裂缝网络，因此裂缝导流能力是衡量水力压裂改造效果的一个很重要的指标。同时在压裂过程中，携砂运移时支撑剂的合理充填以及支撑剂自身性能对于后期控缝稳缝起着关键作用，而压裂液的黏度等性能则会直接影响支撑剂的运移规律，通过实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程可优选出合适的支撑剂和压裂液，因此研究低渗储层动态携砂扩缝过程对提高页岩气产量具有重大意义。现有技术中的裂缝导流能力装置，一般是在两块刚性岩心钢板预先放上一些支撑剂，然后向岩心施加闭合压力使得支撑剂受压，测量时，通过调节不同的闭合压力，结合测量得到的流体在入口和出口的压力差并测量出这一过程流体的流量，最后根据达西定律计算得到模拟不同地层压力下的裂缝导流能力。该实验方法未考虑压裂液体系与岩样的相互作用，只可用来评价支撑剂性能。在实际对非常规能源储层进行压裂时，岩层和现有技术采用的刚性岩心钢板是不同的，岩层与支撑剂之间会有相互嵌入的过程，这个过程会使得裂缝的宽度下降，从而降低裂缝的导流能力。且支撑剂初始时也不是预先放置在岩心上，而是采用高压泵泵入到岩心去的，岩层和支撑剂之间有着一个相互影响的动态过程。所以采用现有技术则不能很好的与实际水力压裂过程中的携砂过程相吻合，其测得的裂缝导流能力与真实情况的数据也会有一定差距。而且现有技术只是通过测量裂缝导流能力来优选出合适的支撑剂，并不能实时监测低渗储层的动态携砂扩缝过程。本专利技术装置考虑岩样与压裂液体系相互作用，实时监测不同闭合压力下储层的动态扩缝能力。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种在不同时段下对裂缝导流能力进行测量的装置，由于模拟环境更接近现场压裂情况，所以更能真实反映出裂缝实际导流能力，以解决现有技术中测量数据不精准的问题。同时可根据位移计读数变化来反映出裂缝宽度变化，从而实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程，并通过实时监测出砂量来评价压裂液和支撑剂的性能。本专利技术测量裂缝动态导流能力的实验装置，包括供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统，各系统的组成和连接如下：所述供气系统包括氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀；氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀依次从左至右串联在管路上，最后通过二号隔膜阀与注入系统和模型系统的管路相连接在一起。所述注入系统由注入泵、过滤器、一号三通阀、二号三通阀、一号压力表、一号隔膜阀、二号压力表、中间容器、混砂搅拌容器和一号截止阀组成；注入泵在过滤器的上方，注入泵通过一号三通阀和三号三通阀分别和中间容器与混砂搅拌容器相连接，在中间容器上方通过二号三通阀与一号压力表相连接，在中间容器上方的二号三通阀与模型系统之间的管路上接入一号截止阀；在与模型系统相连接的管路上接入了二号压力表，一号隔膜阀接在二号压力表和混砂搅拌容器之间的管路上。所述模型系统包括一号位移计、二号位移计、一号压力变送器、二号压力变送器、差压变送器、二号截止阀、三号截止阀、四号截止阀、岩心密封圈、上压块、下压块、导流空腔室、模型系统主体和垫块；一号位移计和二号位移计分别放置在模型系统主体的流体入口方向和流体出口方向，一号压力变送器和二号压力变送器通过管路分别放置在岩心的裂缝入口方向和裂缝出口方向；二号截止阀、三号截止阀和四号截止阀分别从左至右串联在一起，其中差压变送器与三号截止阀并联；上压块和下压块通过垫块与模型系统主体成为一个整体，模型系统左侧和注入系统和供气系统连接在一起，右侧和计量系统连接在一起；上压块、下压块与模型系统主体之间的空腔是导流空腔室，密封圈设置在上压块和下压块上。所述闭合压力控制系统包括液压油泵、立柱、上加载板和下加载板；液压油泵将液压油通过油缸输送在上加载板和下加载板上，然后通过立柱将力作用在模型系统主体上，对模型系统施加闭合压力。所述计量系统包括模型系统后面管路的固液分离器、精准天平、小型盛水器、排液阀和小型数显器；小型盛水器设置在精准天平上，通过背压控制系统的回压阀与固液分离器连接在一起，排液阀和小型数显器与固液分离器的底端连在一起，固液分离器入口端通过气体流量计与模型系统连接在一起。所述背压控制系统包括回压阀、回压缓冲器、三号压力表、回压泵、五号截止阀、六号截止阀和七号截止阀以及与七号截止阀相连通的水罐；其中，固液分离器直接与模型系统连在一起，并通过回压阀依次和四号压力表、回压缓冲器、六号截止阀和回压泵连接在一起，五号截止阀装在回压缓冲器和回压泵之间，七号截止阀控制水罐和回压泵之间的管路，回压泵通过手动依靠回压阀为模型系统加上回压。所述供气系统包括通过氮气瓶可对模型系统进行输入氮气，以此可以测量裂缝导流能力的变化值。所述注入系统的中间容器可用于储存驱替介质或实验流体介质，容积为2000mL，采用316L材质制成；混砂搅拌容器用于配置含一定砂量的压裂液流体，搅拌系统确保砂子悬浮在压裂液中，不沉淀，采用316L材质制成，以耐腐蚀；其中注入泵为平流泵，工作压力20MPa，流量0.01-20mL/min，泵可由计算机操作，也可人工面板操作。所述模型系统的模型系统主体采用的是3Cr13硬质材料，防止大塑性变形影响测量结果；岩心模型规格为45mm×45mm×300mm，一号压力变送器和二号压力变送器最大量程为25MPa，精度0.25％FS，可用压力数显表直接显示压力，也可由计算机自动采集。所述闭合压力控制系统的液压油泵将液压油通过油缸输送在上加载板和下加载板上，通过立柱将力作用在模型系统主体上，以对模型系统施加闭合压力。所述计量系统包括模型系统通过固液分离器可以实现对流体的流量进行计算，并结合小型数显器对出砂量进行实时计算，从而监测压裂效果情况。所述背压控制系统的回压阀的控制压力范围为0-20MPa，回压泵为手动泵，工作压力范围为0-30MPa，回压泵通过手动依靠回压阀为模型系统加上回压，以模拟真实的地应力环境；六号阀起到一个排液阀的作用，回压缓冲容器容积为500ml，工作压力范围0-20MPa。本专利技术装置采用真实岩心通过泵入携砂压裂液来模拟压裂实际情况，并利用位移计和气体流量计在不同闭合压力下来实时计算裂缝的导流能力，以此达到动态扩缝测试的目的。并可通过实时监测出砂量的大小来评价压裂液和支撑剂的性能。本专利技术可操作性强、结构严谨，既能实时监测压裂过程中支撑剂携砂扩缝过程，又能准确地测量出动态携砂过程中裂缝导流能力的真实值。附图说明图1是低渗储层动态携砂扩缝测试系统装置结构示意图；图2是模型系统正视图；图3是模型系统俯视图。图中，1-水槽，2-过滤器，3-注入泵，4-一号三通阀，5-中间容器，7-一号压力表，8-二号三通阀，9-混砂搅拌容器，11-三号三通阀，12-一号截止阀，13-一号隔膜阀，14-二号压力表，15-氮气瓶，16-三号压力表，17-减压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量裂缝动态导流能力的实验装置，包括供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统，其特征在于：所述供气系统包括氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀；氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀依次从左至右串联在供气管路上，最后通过二号隔膜阀与注入系统和模型系统的管路相连接在一起；所述注入系统由注入泵、过滤器、一号三通阀、二号三通阀、一号压力表、一号隔膜阀、二号压力表、中间容器、混砂搅拌容器和一号截止阀组成；注入泵在过滤器的上方，注入泵通过一号三通阀和三号三通阀分别和中间容器与混砂搅拌容器相连接，在中间容器上方通过二号三通阀与一号压力表相连接，在中间容器上方的二号三通阀与模型系统之间的管路上接入一号截止阀；在与模型系统相连接的管路上接入了二号压力表，一号隔膜阀接在二号压力表和混砂搅拌容器之间的管路上；所述模型系统包括一号位移计、二号位移计、一号压力变送器、二号压力变送器、差压变送器、二号截止阀、三号截止阀、四号截止阀、密封圈、上压块、下压块、导流空腔室、模型系统主体和垫块；一号位移计和二号位移计分别放置在模型系统主体的流体入口方向和流体出口方向，一号压力变送器和二号压力变送器通过管路分别放置在岩心的裂缝入口方向和裂缝出口方向；二号截止阀、三号截止阀和四号截止阀分别从左至右串联在一起，其中差压变送器与三号截止阀并联；上压块和下压块通过垫块与模型系统主体成为一个整体，模型系统左侧和注入系统和供气系统连接在一起，右侧和计量系统连接在一起；上压块、下压块与模型系统主体之间的空腔是导流空腔室，密封圈设置在上压块和下压块上；所述闭合压力控制系统包括液压油泵、立柱、上加载板和下加载板；液压油泵将液压油通过油缸输送在上加载板和下加载板上，通过立柱将力作用在模型系统主体上，对模型系统施加闭合压力；所述计量系统包括模型系统后面管路的固液分离器、精准天平、小型盛水器、排液阀、和小型数显器；小型盛水器设置在精准天平上，通过背压控制系统的回压阀与固液分离器连接在一起，排液阀和小型数显器与固液分离器的底端连在一起，固液分离器入口端通过气体流量计与模型系统连接在一起；所述背压控制系统包括回压阀、回压缓冲器、三号压力表、四号压力表、回压泵、五号截止阀、六号截止阀和七号截止阀以及与七号截止阀相连通的水罐；其中，固液分离器直接与模型系统连在一起，并通过回压阀依次和四号压力表、回压缓冲器、六号截止阀和回压泵连接在一起，五号截止阀装在回压缓冲器和回压泵之间，七号截止阀控制水罐和回压泵之间的管路，回压泵通过手动依靠回压阀为模型系统加上回压。...

【技术特征摘要】
1.一种测量裂缝动态导流能力的实验装置，包括供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统，其特征在于：所述供气系统包括氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀；氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀依次从左至右串联在供气管路上，最后通过二号隔膜阀与注入系统和模型系统的管路相连接在一起；所述注入系统由注入泵、过滤器、一号三通阀、二号三通阀、一号压力表、一号隔膜阀、二号压力表、中间容器、混砂搅拌容器和一号截止阀组成；注入泵在过滤器的上方，注入泵通过一号三通阀和三号三通阀分别和中间容器与混砂搅拌容器相连接，在中间容器上方通过二号三通阀与一号压力表相连接，在中间容器上方的二号三通阀与模型系统之间的管路上接入一号截止阀；在与模型系统相连接的管路上接入了二号压力表，一号隔膜阀接在二号压力表和混砂搅拌容器之间的管路上；所述模型系统包括一号位移计、二号位移计、一号压力变送器、二号压力变送器、差压变送器、二号截止阀、三号截止阀、四号截止阀、密封圈、上压块、下压块、导流空腔室、模型系统主体和垫块；一号位移计和二号位移计分别放置在模型系统主体的流体入口方向和流体出口方向，一号压力变送器和二号压力变送器通过管路分别放置在岩心的裂缝入口方向和裂缝出口方向；二号截止阀、三号截止阀和四号截止阀分别从左至右串联在一起，其中差压变送器与三号截止阀并联；上压块和下压块通过垫块与模型系统主体成为一个整体，模型系统左侧和注入系统和供气系统连接在一起，右侧和计量系统连接在一起；上压块、下压块与模型系统主体之间的空腔是导流空腔室，密封圈设置在上压块和下压块上；所述闭合压力控制系统包括液压油泵、立柱、上加载板和下加载板；液压油泵将液压油通过油缸输送在上加载板和下加载板上，通过立柱将力作用在模型系统主体上，对模型系统施加闭合压力；所述计量系统包括模型系统后面管路的固液分离器、精准天平、小型盛水器、排液阀、和小型数显器；小型盛水器设置在精准天平上，通过背压控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹函，倪准林，孙平贺，陈江湛，彭灿威，骆中山，张政，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43