一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法，包括螺旋式支撑剂输送装置、搅拌罐、螺杆泵、液体输送泵、压力计、支撑剂运移展布系统、旋流除砂器、废液回收桶、支撑剂回收桶、压裂液储罐；所述螺旋式支撑剂输送装置与搅拌罐连通，所述废液回收桶、压裂液储罐均通过液体输送泵与搅拌罐连通；所述搅拌罐底端通过螺杆泵与支撑剂运移展布系统连通。本发明专利技术通过设置计算机对含有液压槽的透明立体裂缝构件的精确控制，能够实现模拟在一定闭合压力下的携砂液铺置，此外透明立体裂缝构件能够在不发生损伤的条件下产生微小的形变，以此研究水力裂缝和天然裂缝所构成的缝网系统在张开和扩展阶段的携砂液铺置规律。

An Experimental Device and Method for Sand-carrying Fluid Transportation in Simulated Fracturing Fracture

The invention discloses an experimental device and method for carrying sand liquid in simulated fracturing cracks, which comprises a screw proppant conveying device, a mixing tank, a screw pump, a liquid conveying pump, a pressure gauge, a proppant transportation and distribution system, a cyclone desander, a waste liquid recovery bucket, a proppant recovery bucket and a fracturing fluid storage tank; the screw proppant conveying device is connected with a stirring tank, and the waste liquid is conveyed by the screw proppan. The recovery barrel and the fracturing fluid storage tank are connected with the agitating tank through a liquid conveying pump, and the bottom end of the agitating tank is connected with the proppant transportation distribution system through a screw pump. The present invention can simulate the placement of sand-carrying liquid under a certain closed pressure by setting a computer to accurately control the transparent three-dimensional crack component with hydraulic groove. In addition, the transparent three-dimensional crack component can produce slight deformation without damage, so as to study the sand-carrying liquid placement of the seam net system composed of hydraulic crack and natural crack in the opening and expanding stages. Set rules.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法
本专利技术属于水力压裂
，尤其涉及一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法。
技术介绍
随着全球化的发展，受到国内外油气形势的影响，为保障国家能源安全，提升我国国内油气勘探开发力度，国家做出了增产油气的重要批示。水力压裂过程中，除了滑溜水之外，需要泵入大量的支撑剂用以支撑压开的裂缝。因此，如何更好地以接近地层情况来探究携砂液在压裂裂缝内的铺置情况具有重要意义。然而，在现有的实验模拟技术中，仍然存在以下几点问题：(1)水力裂缝和天然裂缝的宽度虽然可以人工调整，但是其等同于在进行模拟实验前已经人为设定好，无法突出支撑剂在铺置过程中的宽度变化规律；(2)已有的装置中，模拟裂缝的两块玻璃板被人为固定，没有考虑人工裂缝和天然裂缝起裂时候存在裂缝闭合压力的情况，因此在进行实验时，裂缝处于张开状态，无法模拟在水力裂缝和天然裂缝开启并张开阶段的支撑剂铺砂分布；(3)支撑剂在运移铺置过程中会发生沉降作用，特别是采用滑溜水携砂时，支撑剂的沉降速度较快，从而导致裂缝的下部分宽度较上部分的宽度大，而已有的装置无法考虑该情况。综上所述，在现有的技术中，与真实的携砂液在裂缝中的输送情况相比较，仍存在较大的差距。
技术实现思路
本专利技术主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法，本专利技术能够更加接近真实的情况来模拟携砂液的输送规律，本专利技术能够设置实现存在不同的水力裂缝和天然裂缝闭合压力，考虑裂缝张开过程以及支撑剂沉降作用分别引起的沿缝长和缝高方向裂缝宽度的变化，进而通过精确测量裂缝宽度，得到考虑闭合压力和裂缝张开下的携砂液在压裂裂缝内的输送规律。本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，包括螺旋式支撑剂输送装置、搅拌罐、螺杆泵、液体输送泵、压力计、支撑剂运移展布系统、旋流除砂器、废液回收桶、支撑剂回收桶、压裂液储罐；所述螺旋式支撑剂输送装置与搅拌罐连通，所述废液回收桶、压裂液储罐均通过液体输送泵与搅拌罐连通；所述搅拌罐底端通过螺杆泵与支撑剂运移展布系统连通；所述支撑剂运移展布系统与旋流除砂器连通，所述旋流除砂器上端与废液回收桶连通，底端与支撑剂回收桶连通；所述旋流除砂器与支撑剂运移展布系统之间设有流量计，所压力计并联设置在支撑剂运移展布系统的两端；所述支撑剂运移展布系统包括透明立体裂缝构件块和分别连接在透明立体裂缝构件块上、下两端的上盖板、下盖板；所述透明立体裂缝构件块内设有充满液压液的液压槽，所述透明立体裂缝构件块的左端设有主裂缝入口，右端设有主裂缝出口，上端设有天然裂缝处口。进一步的技术方案是，所述支撑剂运移展布系统上设有液压控制装置。进一步的技术方案是，所述主裂缝入口、主裂缝出口、天然裂缝处口处均设有橡胶，并在橡胶上开设三个孔眼。进一步的技术方案是，所述流量计为电磁流量计。进一步的技术方案是，所述搅拌罐内设有由搅拌电机带动的搅拌转轴，所述搅拌转轴上设有若干搅拌叶。进一步的技术方案是，所述搅拌罐下方设有重量测试器。一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验方法，包括以下步骤：(1)按照实验所设置的砂比值，配置好实验所需的支撑剂和压裂液用量，通过螺旋式支撑剂输送装置输送至搅拌罐内，并打开搅拌电机进行搅拌，使携砂液能够得到充分混合；(2)按照实验所需的主裂缝长度，天然裂缝排布方式以及天然裂缝之间的间距，配置好所需的透明立体裂缝构件块，组装裂缝构件，并将上盖板、下盖板用螺栓固定；(3)通过液压控制装置对液压槽的控制，模拟实验所需的裂缝闭合压力；(4)打开驱动控制面板，启动螺杆泵；(5)打开水力裂缝和天然裂缝携砂液出口处的阀门，以及旋流除砂器的阀门；(6)观察透明立体裂缝构件逐渐产生的形变即水力裂缝和天然裂缝发生张开并逐步扩展的沙堤形状，并用高清摄像机记录过程；(7)使用裂缝宽度测量仪器测量不同位置的裂缝张开度，利用计算机处理数据，最终得到更加接近真实条件下的裂缝中携砂液铺置规律。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过设置计算机对含有液压槽的透明立体裂缝构件的精确控制，能够实现在一定闭合压力下的携砂液铺置模拟，此外透明立体裂缝构件能够随着注入压力的变化产生微小的形变，以此研究水力裂缝和天然裂缝在张开和扩展阶段的携砂液铺置规律；2、本专利技术通过设置不同形状液压槽的透明立体裂缝构件，能够实现含有天然裂缝，不同天然裂缝排布与间距下的携砂液铺置实验模拟；3、本文明在水力裂缝的入口、出口和天然裂缝的出口处安装有电磁流量计和压力测试表，能够对各处天然裂缝的流量进行实时监测，从而对比不同时刻天然裂缝所获得的流量；4、本专利技术考虑了裂缝内支撑剂的沉降作用，充分反映了在缝高、缝长方向上的水力裂缝和天然裂缝的支撑缝宽分布；5、本专利技术操作简单，具备大尺度、可视化的特点，能够直接地用肉眼观察实验过程，分析实验现象和规律，为压裂工程参数优化提供依据，模型制作简单，便于推广。附图说明图1为本专利技术实验装置结构图；图2为存在闭合压力下，支撑剂运移展布系统初始状态(俯视图)；图3为由于携砂液的泵入，支撑剂运移展布系统中的透明立体裂缝构件发生形变(俯视图)；图4为支撑剂运移展布系统在主裂缝入口、出口处的侧视图；图5为透明立体裂缝构件发生形变后，支撑剂运移展布系统在主裂缝入口、出口处的侧视图(即主裂缝宽度方向)；图6为支撑剂运移展布系统沿着主裂缝长度方向的侧视图；图7为透明立体裂缝构件发生形变后，支撑剂运移展布系统沿主裂缝长度方向的侧视图；图8为水力裂缝入口、出口以及天然裂缝出口处的橡胶图，其中间有孔眼；图9为透明立体裂缝构件发生形变后，水力裂缝入口、出口以及天然裂缝出口处的橡胶变形图；图10为本专利技术实施案例的裂缝宽度分布图。图中所示：1-螺旋式支撑剂输送装置，2-搅拌罐，3-搅拌叶，4-搅拌电机，5、501～505-阀门，6-螺杆泵，7-液体输送泵，8-压力计，9-支撑剂运移展布系统，10-流量计，11-管汇，12-液压控制装置，13-旋流除砂器，14-废液回收桶，15-支撑剂回收桶，16-螺杆泵控制面板，17-压裂液储罐，901-液压槽，902-螺栓，903-透明里立体裂缝构件块，904-主裂缝入口，905-主裂缝出口，906-天然裂缝出口，907-上盖板，908-下盖板，909-橡胶，910-孔眼。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步的说明。如图1-9所示：本专利技术的一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，包括螺旋式支撑剂输送装置1、搅拌罐2、螺杆泵6、液体输送泵7、压力计8、支撑剂运移展布系统9、旋流除砂器13、废液回收桶14、支撑剂回收桶15、压裂液储罐17，上述各个装置之间均是通过管汇11连接相通；所述螺旋式支撑剂输送装置1与搅拌罐2连通，所述废液回收桶14、压裂液储罐17均通过液体输送泵7与搅拌罐2连通；所述搅拌罐2底端通过螺杆泵6与支撑剂运移展布系统9连通；所述搅拌罐2内设有由搅拌电机4带动的搅拌转轴，所述搅拌转轴上设有若干搅拌叶3，所述搅拌罐2下方设有重量测试器；所述支撑剂运移展布系统9与旋流除砂器13连通，所述旋流除砂器13上端与废液回收桶14连通，底端与支撑剂回收桶15连通；所述旋流除砂器13与支撑剂运移展布系统9之间设有流量计10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，其特征在于，包括螺旋式支撑剂输送装置(1)、搅拌罐(2)、螺杆泵(6)、液体输送泵(7)、压力计(8)、支撑剂运移展布系统(9)、旋流除砂器(13)、废液回收桶(14)、支撑剂回收桶(15)、压裂液储罐(17)；所述螺旋式支撑剂输送装置(1)与搅拌罐(2)连通，所述废液回收桶(14)、压裂液储罐(17)均通过液体输送泵(7)与搅拌罐(2)连通；所述搅拌罐(2)底端通过螺杆泵(6)与支撑剂运移展布系统(9)连通；所述支撑剂运移展布系统(9)与旋流除砂器(13)连通，所述旋流除砂器(13)上端与废液回收桶(14)连通，底端与支撑剂回收桶(15)连通；所述旋流除砂器(13)与支撑剂运移展布系统(9)之间设有流量计(10)，所压力计(8)并联设置在支撑剂运移展布系统(9)的两端；所述支撑剂运移展布系统(9)包括透明立体裂缝构件块(903)和分别连接在透明立体裂缝构件块(903)上、下两端的上盖板(907)、下盖板(908)；所述透明立体裂缝构件块(903)内设有充满透明液压液的液压槽(901)，透明立体裂缝构件块(903)的左端设有主裂缝入口(904)，右端设有主裂缝出口(905)，上端设有天然裂缝处口(906)。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，其特征在于，包括螺旋式支撑剂输送装置(1)、搅拌罐(2)、螺杆泵(6)、液体输送泵(7)、压力计(8)、支撑剂运移展布系统(9)、旋流除砂器(13)、废液回收桶(14)、支撑剂回收桶(15)、压裂液储罐(17)；所述螺旋式支撑剂输送装置(1)与搅拌罐(2)连通，所述废液回收桶(14)、压裂液储罐(17)均通过液体输送泵(7)与搅拌罐(2)连通；所述搅拌罐(2)底端通过螺杆泵(6)与支撑剂运移展布系统(9)连通；所述支撑剂运移展布系统(9)与旋流除砂器(13)连通，所述旋流除砂器(13)上端与废液回收桶(14)连通，底端与支撑剂回收桶(15)连通；所述旋流除砂器(13)与支撑剂运移展布系统(9)之间设有流量计(10)，所压力计(8)并联设置在支撑剂运移展布系统(9)的两端；所述支撑剂运移展布系统(9)包括透明立体裂缝构件块(903)和分别连接在透明立体裂缝构件块(903)上、下两端的上盖板(907)、下盖板(908)；所述透明立体裂缝构件块(903)内设有充满透明液压液的液压槽(901)，透明立体裂缝构件块(903)的左端设有主裂缝入口(904)，右端设有主裂缝出口(905)，上端设有天然裂缝处口(906)。2.根据权利要求1所述的一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，其特征在于，所述支撑剂运移展布系统(9)上设有液压控制装置(12)。3.根据权利要求2所述的一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，其特征在于，所述主裂缝入口(904)、主裂缝出口(905)、天然裂缝处口(906)处均设有橡胶(909)，并在橡胶(909)上开设三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永全，赵超能，赵金洲，惠峰，王强，赵金，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51