模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，将复杂裂缝模拟结构置于围压设备中，通过向围压设备中的充满具有预设压强的水，使得容置于围压设备中的复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且裂缝组件的两块透明平板和可以在包边框形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。

Device and method for simulating sanding in complex cracks

The embodiment of the invention provides a device and a method for simulation of complex fracture sand, complex fracture simulation structure under confining pressure device, with pressure water to the preset pressure equipment in full circumference, that contained in the complex fracture pressure equipment in the confining structure is simulated and the surrounding water pressure to simulate the stress effect on the fracturing process; and the sliding component crack two transparent flat plate and can be formed in the bag frame chute of the relative displacement in the liquid is injected into the cracks in the confining pressure equipment components, water pressure, the gap between the two plates into the closed state; with the increase in the amount of injected liquid component crack when two plates, cracks in components under the pressure of liquid by the confining pressure is greater than that of its equipment of water pressure, the gap between the two plates is more and more wide, which can simulate the The formation of cracks in the actual fracturing process can simulate the fracturing process more realistically, so that the experimental data obtained are more accurate.

【技术实现步骤摘要】
模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法
本专利技术实施例涉及油气田开发研究
，尤其涉及一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法。
技术介绍
我国天然油、气资源储量丰富、开发潜力大，但储藏资源的岩层较深、地质条件复杂，不易开采，水力压裂(简称压裂)技术是高效低成本开发页岩气的关键技术之一。在实际的压裂过程中由于剪切滑移和张拉破坏的共同作用，压裂过程中会形成一条主裂缝、多条次级裂缝和三级裂缝，次级裂缝和三级裂缝的宽度比较小。由于裂缝的形状的复杂性，在压裂的铺砂(即铺置支撑剂)过程中，会出现次级、三级裂缝的支撑剂浓度比主裂缝低，各条裂缝的支撑剂浓度不均衡的问题。如何通过水力压裂形成能够被支撑剂均衡填充的有效裂缝是进行高效低成本开发的关键，如何通过更真实地模拟裂缝内支撑剂铺置返排的过程得到更接近真实的实验数据，从而为实际施工过程提供科学依据提高开采效率，成为本领域技术人员研究的热点。目前，通过在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。现有的模拟裂缝铺砂装置中的裂缝板用于模拟压裂过程中产生的裂缝，裂缝板由一条主裂缝和主裂缝周围的若干条次裂缝组成。在进行模拟铺砂时，首先要将具有指定宽度的主裂缝和次级裂缝组装成具有固定形态的裂缝板，然后在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。在实际的压裂过程中裂缝的形成是一个裂缝从无到有、从窄到宽的变化过程，裂缝周围有很强的地应力。在向裂缝中注入液体时，液体在裂缝中的流动也会受到地应力的影响。但是现有的裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确。专利
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，以解决现有技术中由于裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确的问题。本专利技术实施例的一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置，包括：复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块；所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件；所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成，所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头，所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封；所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力；所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接；所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液；所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。本专利技术实施例的另一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的方法，包括：获取符合预设实验参数的模拟复杂裂缝铺砂的装置，所述预设试验参数包括：复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的个数和连接关系、各裂缝组件所成的角度；控制所述第三注入泵向所述围压设备注水，直至所述围压设备中水的压强达到预设压强；控制第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入前置液，以使所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的两块透明板在前置液的压力作用下滑动张开，从而模拟裂缝生成过程；在各所述裂缝组件内的缝隙宽度达到预设宽度时，控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，以模拟铺砂过程；在各所述裂缝组件中的混砂液浓度达到预设浓度时，控制所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，同时关闭流量调节阀。本专利技术实施例提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，将复杂裂缝模拟结构置于围压设备中，通过向围压设备中的充满具有预设压强的水，使得容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且本实施例提供的裂缝组件的两块透明平板和可以在包边框形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图；图3为本专利技术实施例一提供的主裂缝组件在裂缝张开时的截面图；图4为本实施例二提供的复杂裂缝模拟结构的示意图；图5为本专利技术实施例三提供的复杂裂缝模拟结构的示意图；图6为本专利技术实施例六提供的模拟复杂裂缝铺砂的方法流程图。具体实施方式为使本专利技术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做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。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例一提供的主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图。图3为本专利技术实施例一提供的主裂缝组件在裂缝张开时的截面图。本专利技术实施例针对现有技术中由于裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确的问题，提供了模拟复杂裂缝铺砂的装置。如图1所示，该模拟复杂裂缝铺砂的装置包括：复杂裂缝模拟结构11、围压设备12、混砂设备13、第一注入泵14和控制模块(图中未标出)。其中，所述复杂裂缝模拟结构11由多个裂缝组件组成，包括一条主裂缝组件111、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件112、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件113。所述复杂裂缝模拟结构11中的各裂缝组件的结构相同，下面以主裂缝组件的结构为例，结合图2-3对主裂缝组件的结构进行说明。图2为主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图，如图2所示，主裂缝组件111由平行设置的两块透明平板114和115以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框116组成，所述包边框116沿垂直于所述透明平板114和115的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框116的一对平行边框116a和116b上固接有用于注入液体的入口接头117和用于排出液体的出口接头118，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头(图中未标识)，所述入口接头117、所述出口接头118和所述连通接头均可密封。图3中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟复杂裂缝铺砂的装置，其特征在于，包括：复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块；所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件；所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成，所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头，所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封；所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力；所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接；所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液；所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟复杂裂缝铺砂的装置，其特征在于，包括：复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块；所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件；所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成，所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头，所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封；所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力；所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接；所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液；所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述裂缝组件包括多个所述入口接头和多个所述出口接头，所述入口接头沿所在边框的长度方向均匀分布，所述出口接头沿所在边框的长度方向均匀分布；相应地，所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线所述主裂缝组件的多个入口接头连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述裂缝组件包括多组连通接头，每组连通接头沿所述入口接头所在边框的长度方向均匀分布；所述主裂缝组件的一组连通接头与所述次裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述主裂缝组件与所述次裂缝组件之间的角度可调；所述次裂缝组件的一组连通接头与所述三级裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述次裂缝组件与所述三级裂缝组件之间的角度可调。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括背压装置，所述背压装置与所述主裂缝组件的多个出口接头连接，用于向所述主裂缝内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力。5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：安装于每个所述裂缝组件上的微距传感器，所述微距传感器第一部件和第二部件分别安装于所述裂缝组件的两块透明平板上，且所述第一部件与所述第二部件的位置连线垂直于所述两块透明平板，用于测量所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新仿，张一诺，邹雨时，张士诚，李宁，陈铭，李四海，
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