一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置和方法。所述装置包括罐体、第一加压器、第一压力测试器、搅拌机构、夹持器、第二加压器以及第二压力测试器，罐体用于盛装支撑剂悬浮液，端部设置有第一气体加压口，侧壁设置有流出口；搅拌机构用于对支撑剂悬浮液进行搅拌；第一加压器用于向罐体内加压；第一压力测试器用于检测罐体内气压；夹持器用于夹持裂缝岩心，夹持器的侧壁设置有第二气体加压口；第二加压器用于向夹持器内加压；第二压力测试器用于检测夹持器内气压。方法可利用上述装置对支撑剂注入裂缝进行模拟实验。本发明专利技术的装置和方法可以比较准确的模拟支撑剂在注入裂缝中的实际情况，能够对支撑剂在裂缝中的注入能力进行评价。

A simulation experimental device and method of proppant injection crack

【技术实现步骤摘要】
一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置和方法
本专利技术涉及石油天然气压裂
，更具体地讲，涉及一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置和方法。
技术介绍
水力压裂作业需要大量使用支撑剂对压裂后的裂缝进行填充以形成稳定的高导流能力通道，为后续油气井的产量提高提供保障。常规低渗透油气藏压裂形成的裂缝缝宽通常为数毫米，使用的多为毫米级粒径的支撑剂，而近年来大量页岩油气藏的压裂投产实践表明除了充分利用压裂形成的毫米级通道外，大量宽度小于毫米的压裂微尺度裂缝对于此类油藏的稳产、高产也具有非常重要的影响。目前国内外已开始在页岩油气藏压裂中使用毫米～微米不同尺度的支撑剂，用于充填压裂后形成的不同尺度的裂缝。支撑剂在不同缝宽条件下的注入性能评价是进行支撑剂优选的必要工作环节，而模拟现场支撑剂在裂缝中注过程以确定支撑剂的注入性能能够支撑剂优选工作形成有效支撑。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够比较准确模拟支撑剂注入裂缝的模拟实验装置。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，所述模拟实验装置可以包括罐体、第一加压器、第一压力测试器、搅拌机构、夹持器、第二加压器以及第二压力测试器，其中，所述罐体具有盛装支撑剂悬浮液的中空结构，所述罐体的端部设置有贯穿罐体的第一气体加压口，罐体的侧壁设置有贯穿罐体的流出口；所述搅拌机构设置在所述罐体内，用于对罐体内的支撑剂悬浮液进行搅拌；所述第一加压器与所述第一气体加压口连接，用于通过所述第一气体加压口向所述罐体内加压；所述第一压力测试器用于检测所述罐体内气压；所述夹持器设置在所述罐体的外侧，所述夹持器的侧壁设置有贯穿夹持器壁的第二气体加压口，中部设置有用于夹持裂缝岩心的腔体，所述夹持器的一端设置有第一开口，所述第一开口与所述流出口相接，所述夹持器的另一端设置有第二开口，所述罐体内的支撑剂悬浮液从所述流出口流出后经过所述第一开口注入裂缝岩心的一端，并从裂缝岩心的另一端流出后经过所述第二开口排出夹持器外；所述第二加压器与所述第二气体加压口连接，用于向所述夹持器内加压；所述第二压力测试器用于检测所述夹持器内气压(检测裂缝岩心的围压)。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置的一个示例性实施例中，所述搅拌机构可以包括搅拌转子、搅拌杆和驱动电机，所述搅拌杆的两端分别与所述搅拌转子和驱动电机连接，所述搅拌转子置于所述罐体内的支撑剂悬浮液中，所述驱动电机设置在所述罐体的一端，所述驱动电子驱动所述搅拌杆后带动所述搅拌转子转动以搅拌支撑剂悬浮液。进一步的，所述模拟实验装置还包括密封层，所述密封层设置在所述罐体内并位于所述搅拌转子与罐体端之间。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置的一个示例性实施例中，所述模拟实验装置还可以包括胶套，所述胶套设置在所述夹持器与所述裂缝岩心之间，用于固定所述裂缝岩心。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置的一个示例性实施例中，所述模拟实验装置还可以包括收集器以及流速测试器，所述收集器用于收集所述夹持器第二开口流出的液体，所述流速测试器用于测试所述夹持器第二开口流出液体的流速。本专利技术的另一方面提供了一种支撑剂注入裂缝的模拟实验方法，所述方法可以包括：将裂缝岩心固定并在裂缝岩心的外侧施加围压；对支撑剂悬浮液施加注入压力以将支撑剂悬浮液从所述裂缝岩心的一端注入，并从裂缝岩心的另一端流出，记录裂缝岩心所述另一端流出的液体流速，所述注入压力不大于所述围压；调整所述注入压力大小，当所述注入压力与所述液体流速保持稳定或在所述注入压力迅速增大而裂缝岩心所述另一端无液体流出的情况下停止注入，根据注入压力变化以及裂缝岩心所述另一端液体流出情况确定支撑剂注入裂缝能力。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验方法的一个示例性实施例中，所述模拟实验方法还可以包括在所述支撑剂悬浮液从所述裂缝岩心的一端注入之前对支撑剂悬浮液持续搅拌。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验方法的一个示例性实施例中，所述模拟实验方法还可以包括收集裂缝岩心所述另一端流出的液体，测试并比对支撑剂悬浮液原液中的粒度分布以及收集液体的粒度分布。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验方法的一个示例性实施例中，所述模拟实验方法还可以包括将停止注入后的裂缝岩心烘干，将烘干后的裂缝岩心沿裂缝剖开得到裂缝断面，对裂缝断面进行电镜扫描得到扫描图像，根据扫描图像确定充填在裂缝中支撑剂的分布、堆积情况以及支撑剂颗粒粒径大小。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验方法的一个示例性实施例中，所述裂缝岩心的裂缝宽度可以在0.1毫米～数毫米中选择。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术的模拟实验装置和方法可以用于压裂后的支撑剂选择，确定最佳粒径的支撑剂加入；(2)本专利技术的模拟实验装置和方法可以比较准确的模拟支撑剂注入裂缝中的实际情况，能够对支撑剂在裂缝中的注入能力进行评价；(3)本专利技术的模拟实验装置结构设计合理，成本低，占用场地小，模拟实验方法能够确定支撑剂在裂缝中的注入能力，通过粒度分析和电镜扫描能够对支撑剂注入裂缝的能力做进一步验证。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出了本专利技术一个示例性实施例的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置示意图；图2示出了本专利技术示例1的100-300目支撑剂在不同裂缝宽度下的注入压力变化曲线；图3示出了本专利技术示例1的70-140目支撑剂在不同裂缝宽度下的注入压力变化曲线；图4示出了本专利技术示例1的100-300目支撑剂悬砂液原液粒度分布与收集液通过不同宽度裂缝的粒度分布对比图；图5示出了本专利技术示例1的70-140目支撑剂悬砂液原液粒度分布与收集液通过1.0mm宽度裂缝的粒度分布对比图；图6示出了本专利技术示例1的1#裂缝岩心注入后的支撑剂在裂缝中的整体分布图；图7出了本专利技术示例1的1#裂缝岩心注入后的支撑剂在裂缝中的电镜扫描图，其中，图(a)为放大50倍的电镜扫描图，图(b)为放大100倍的电镜扫描图，图(c)为粒径尺寸标定图。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置和方法。本专利技术的一方面提供了一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置。在本专利技术的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置的一个示例性实施例中，如图1所示，所示模拟实验装置可以包括罐体1、第一加压器(图中未示出)、第一压力测试器(图中未示出)、搅拌机构2、夹持器3、第二加压器(图中未示出)以及第二压力测试器(图中未示出)。其中，所示罐体1设置为中空结构。所示罐体1的中空结构可以用于盛装支撑剂悬浮液。所述罐体1可以设置为任意形状的罐体。例如，如图1所示，所述罐体可以设置为圆柱体状。所述罐体1的一端设置有第一气体加压口4。罐体1的所述一端可以设置有加入支撑剂悬浮液的开口，开口上设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置包括罐体、第一加压器、第一压力测试器、搅拌机构、夹持器、第二加压器以及第二压力测试器，其中，/n所述罐体具有盛装支撑剂悬浮液的中空结构，所述罐体的端部设置有贯穿罐体的第一气体加压口，罐体的侧壁设置有贯穿罐体的流出口；/n所述搅拌机构设置在所述罐体内，用于对罐体内的支撑剂悬浮液进行搅拌；/n所述第一加压器与所述第一气体加压口连接，用于通过所述第一气体加压口向所述罐体内加压；/n所述第一压力测试器用于检测所述罐体内气压；/n所述夹持器设置在所述罐体的外侧，所述夹持器的侧壁设置有贯穿夹持器壁的第二气体加压口，中部设置有用于夹持裂缝岩心的腔体，所述夹持器的一端设置有第一开口，所述第一开口与所述流出口相接，所述夹持器的另一端设置有第二开口，所述罐体内的支撑剂悬浮液从所述流出口流出后经过所述第一开口注入裂缝岩心的一端，并从裂缝岩心的另一端流出后经过所述第二开口排出夹持器外；/n所述第二加压器与所述第二气体加压口连接，用于向所述夹持器内加压；/n所述第二压力测试器用于检测所述夹持器内气压。/n

【技术特征摘要】
1.一种支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置包括罐体、第一加压器、第一压力测试器、搅拌机构、夹持器、第二加压器以及第二压力测试器，其中，
所述罐体具有盛装支撑剂悬浮液的中空结构，所述罐体的端部设置有贯穿罐体的第一气体加压口，罐体的侧壁设置有贯穿罐体的流出口；
所述搅拌机构设置在所述罐体内，用于对罐体内的支撑剂悬浮液进行搅拌；
所述第一加压器与所述第一气体加压口连接，用于通过所述第一气体加压口向所述罐体内加压；
所述第一压力测试器用于检测所述罐体内气压；
所述夹持器设置在所述罐体的外侧，所述夹持器的侧壁设置有贯穿夹持器壁的第二气体加压口，中部设置有用于夹持裂缝岩心的腔体，所述夹持器的一端设置有第一开口，所述第一开口与所述流出口相接，所述夹持器的另一端设置有第二开口，所述罐体内的支撑剂悬浮液从所述流出口流出后经过所述第一开口注入裂缝岩心的一端，并从裂缝岩心的另一端流出后经过所述第二开口排出夹持器外；
所述第二加压器与所述第二气体加压口连接，用于向所述夹持器内加压；
所述第二压力测试器用于检测所述夹持器内气压。


2.根据权利要求1所述的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，其特征在于，所述搅拌机构包括搅拌转子、搅拌杆和驱动电机，所述搅拌杆的两端分别与所述搅拌转子和驱动电机连接，所述搅拌转子置于所述罐体内的支撑剂悬浮液中，所述驱动电机设置在所述罐体的一端，所述驱动电机驱动所述搅拌杆后带动所述搅拌转子转动以搅拌支撑剂悬浮液。


3.根据权利要求2所述的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置还包括密封层，所述密封层设置在所述罐体内并位于所述搅拌转子与罐体端之间。


4.根据权利要求1所述的支撑剂注入裂缝的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置还包括胶套，所述胶套设置在所述夹持器与所述裂缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚蔚，袁灿明，管彬，尹丛彬，郑云川，曾凌翔，何乐，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51