模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法，其中装置包括：第一平板、第二平板、以及框架；第一平板与第二平板平行设置，第一平板、第二平板与框架组成密封箱体；第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况；箱体内设置有透明的内置平板，内置平板与第一平板平行，且与第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝；箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔；第一盛水腔和第二盛水腔分别通过连通缝与空腔实现连通。本发明专利技术能够方便用户进行支撑剂铺置及压裂液返排的模拟实验，对油田矿场水力压裂实践活动具有指导意义。

Experimental device and method for simulating proppant placement and fracturing fluid flowback

The present invention provides apparatus and method for simulating laying and proppant flowback of fracturing fluid, wherein the apparatus includes a first plate, second plate and frame; the first plate and second plate is arranged in parallel to the first plate, the second plate and the frame plate and a sealing box; the second tablet which is transparent. Used for users to observe the condition; has a built-in transparent plate arranged in the box body, the built-in plate parallel with the first plate, and a cavity is formed between the first plate, the cavity is used to simulate the crack; the left and right ends are respectively provided with a cavity for the first simulation wellbore and a second water chamber to simulate the crack tip of the first water; second cavity and water cavity are respectively communicated with the cavity connected by joints. The invention can be convenient for users to carry out the simulation experiment of proppant placement and fracturing fluid flowback, and has guiding significance to the practice of hydraulic fracturing in oil field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田开发技术，尤其涉及一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法。
技术介绍
随着社会进一步发展，石油在世界上的需求量日益增加。大型整装油田、高渗区块开发已经进入高含水中后期，此时，开发低渗、特低渗油气藏就显得十分必要，而水力压裂作为一项增产技术，能够在地层中形成具有高导流能力的裂缝，进而增加油井产量，在开发低渗油气藏过程中起着非常重要的作用。支撑剂的铺置是水力压裂过程中十分重要的一个环节，支撑剂被压裂液携带进裂缝中，在裂缝闭合时对裂缝起到支撑作用，使裂缝具有导流能力。裂缝中被支撑的长度是裂缝的有效缝长，有效缝长越长，铺置高度越高，改造范围越大。此外，支撑剂的铺置形态也对裂缝导流能力有直接影响。压裂液返排时支撑剂会随着压裂液发生回流，会导致支撑剂铺置形态的改变，减小有效裂缝长度和支撑剂铺置高度。而返排的施工参数不同，支撑剂回流量就会不同，导致返排的效果也各有不同。目前，针对裂缝宽度与支撑剂铺置之间关系以及模拟压裂液返排时支撑剂运移规律的研究相对匮乏，还没有可以模拟支撑剂铺置和压裂液返排的实验装置，导致实际作业时缺少实验数据支撑，水力压裂效果不佳。
技术实现思路
本专利技术提供一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法，用以解决现有技术中缺乏支撑剂铺置和压裂液返排的实验装置的技术问题。本专利技术提供一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置，包括：第一平板、第二平板、以及框架；所述第一平板与所述第二平板平行设置，所述第一平板、所述第二平板与所述框架组成密封箱体；所述第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况；所述箱体内设置有透明的内置平板，所述内置平板与第一平板平行，且与所述第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝；所述箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔；所述第一盛水腔和所述第二盛水腔分别通过连通缝与所述空腔实现连通。进一步地，所述装置还包括：螺杆以及与所述螺杆配合的螺母；所述螺杆的一端与所述内置平板相接触，所述螺母与所述第二平板固定连接，以使所述内置平板与所述第二平板之间的距离可调。进一步地，所述装置还包括：与所述连通缝配合的固定条；所述固定条可插入所述连通缝，使得盛水腔与所述空腔之间不再连通。进一步地，所述第一平板和第二平板的长度为3m，高度为0.8m，厚度为0.04m；所述第一平板与所述第二平板间隔0.1m；所述内置平板长度为3m，厚度为0.04m；所述内置平板与所述第一平板的间距可调范围为0至0.05m；所述第一盛水腔与所述第二盛水腔高0.8m，长0.1m，宽0.08m；所述连通缝宽0.02m。进一步地，所述箱体的底部开设有用于清洗所述空腔的清洗孔。进一步地，所述装置还包括：混砂器；所述混砂器用于盛放支撑剂与压裂液的混合物；所述混砂器的出料口通过泵与所述第一盛水腔连接，以在进行支撑剂铺置实验时将所述支撑剂与压裂液的混合物通过所述第一盛水腔排入所述空腔。进一步地，所述装置还包括：储液罐；所述储液罐用于盛放压裂液；所述储液罐的出料口通过泵与所述第二盛水腔连接，以在进行压裂液返排实验时将所述压裂液通过所述第二盛水腔排入所述空腔。进一步地，所述装置还包括：回收池；所述回收池与所述第一盛水腔连接，用于回收压裂液返排实验时所述第一盛水腔中排出的液体。本专利技术还提供一种基于上述任一项所述装置的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验方法，包括：根据现场裂缝参数调节第一平板与内置平板之间的距离；关闭第二盛水腔与空腔之间的连通缝，并将第一盛水腔通过泵与混砂器连接；根据现场施工排量，将混砂器中的支撑剂与压裂液的混合物通过所述第一盛水腔泵注到所述空腔内部；所述支撑剂在所述空腔内堆积充填形成砂堤后，通过透明的第一平板、第二平板和内置平板观察沙堤形态，确定裂缝宽度与支撑剂铺置状态的对应关系。进一步地，在通过透明的第一平板、第二平板和内置平板观察沙堤形态之后，还包括：打开第二盛水腔与空腔之间的连通缝，并将所述第二盛水腔通过泵与储液罐连接，第一盛水腔与回收池连接；根据施工参数设定返排排量，将储液罐中的压裂液通过所述第二盛水腔泵注到所述空腔内部，使得支撑剂与压裂液的混合物通过所述第一盛水腔流入所述回收池；返排结束后，根据所述空腔内剩余支撑剂的状态和/或所述第一盛水腔及回收池内的支撑剂的状态，确定支撑剂在所述返排排量下的回流量；其中，在将储液罐中的压裂液通过所述第二盛水腔泵注到所述空腔内部的同时，向所述内置平板施加朝向所述第一平板的力。本专利技术提供的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法中，所述第一平板与所述第二平板平行设置，所述第一平板、所述第二平板与所述框架组成密封箱体，所述第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况，所述箱体内设置有透明的内置平板，所述内置平板与第一平板平行，且与所述第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝，所述箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔，所述第一盛水腔和所述第二盛水腔分别通过连通缝与所述空腔实现连通，通过将支撑剂通过第一盛水腔泵注到裂缝内，可以进行支撑剂铺置的模拟实验，支撑剂铺置后，可以将压裂液从第二盛水腔注入裂缝，进行压裂液返排的模拟实验，从而实现不同缝宽下支撑剂铺置、压裂液返排以及支撑剂回流的研究，且整个装置具有可视性，能够方便用户观察实验现象，记录实验数据，比较实验效果，对油田矿场水力压裂实践活动具有指导意义。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置的结构示意图；图2为图1中箱体和盛水腔的俯视图；图3为本专利技术实施例二提供的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置的结构示意图；图4为图3中箱体和盛水腔的俯视图；图5为本专利技术实施例三提供的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验方法的流程图。附图标记：1-第一平板 2-第二平板 3-框架 4-内置平板5-第一盛水腔 6-第二盛水腔 7-连通缝 8-螺杆9-螺母 10-清洗孔 11-万向轮 12-混砂器13-泵 14-储液罐 15-回收池具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置，其特征在于，包括：第一平板、第二平板、以及框架；所述第一平板与所述第二平板平行设置，所述第一平板、所述第二平板与所述框架组成密封箱体；所述第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况；所述箱体内设置有透明的内置平板，所述内置平板与第一平板平行，且与所述第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝；所述箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔；所述第一盛水腔和所述第二盛水腔分别通过连通缝与所述空腔实现连通。

【技术特征摘要】
1.一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置，其特征在于，包括：第一平板、第二平板、以及框架；所述第一平板与所述第二平板平行设置，所述第一平板、所述第二平板与所述框架组成密封箱体；所述第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况；所述箱体内设置有透明的内置平板，所述内置平板与第一平板平行，且与所述第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝；所述箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔；所述第一盛水腔和所述第二盛水腔分别通过连通缝与所述空腔实现连通。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：螺杆以及与所述螺杆配合的螺母；所述螺杆的一端与所述内置平板相接触，所述螺母与所述第二平板固定连接，以使所述内置平板与所述第二平板之间的距离可调。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述连通缝配合的固定条；所述固定条可插入所述连通缝，使得盛水腔与所述空腔之间不再连通。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一平板和第二平板的长度为3m，高度为0.8m，厚度为0.04m；所述第一平板与所述第二平板间隔0.1m；所述内置平板长度为3m，厚度为0.04m；所述内置平板与所述第一平板的间距可调范围为0至0.05m；所述第一盛水腔与所述第二盛水腔高0.8m，长0.1m，宽0.08m；所述连通缝宽0.02m。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述箱体的底部开设有用于清洗所述空腔的清洗孔。6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，还包括：混砂器；所述混砂器用于盛放支撑剂与压裂液的混合物；所述混砂器的出料口通过泵与所述第一盛水腔连接，以在进行支撑剂铺置实...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新仿，张一诺，邹雨时，王雷，李宁，陈铭，李四海，高加印，刘自中，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11