一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法，装置包括主体结构、蠕变围压加载结构、膨胀致裂结构和水力裂缝渗透率监测结构；实验岩样内含应力干扰岩样和测试岩样，实验岩样外侧设有蠕变围压加载结构，碳纤维布以表带结构紧密包裹实验岩样侧壁，碳纤维卷轴转动拉紧碳纤维布为实验岩样施加蠕变围压；应力干扰岩样内部设计有缝状水袋，与水管、水箱、水泵串联构成膨胀致裂结构，实现缝间应力干扰模拟；测试岩样连接有进气管、出气管、气泵、气罐、红外气体浓度监测器，构成渗透率监测结构，记录水力裂缝实时渗透率。本发明专利技术模拟非常规油气开发中的地层蠕变作用和缝间应力干扰现象，准确监测水力裂缝实时渗透率。实时渗透率。实时渗透率。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法


[0001]本专利技术属于非常规油气开采领域，涉及一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法。

技术介绍

[0002]在非常规油气开发中，水力压裂后裂缝渗透率随时间的变化关系极为关键，直接决定着非常规油气产能预测的准确性。考虑到产能预测的重要性，通过室内实验获取水力压裂后裂缝渗透率随时间的变化关系迫在眉睫。目前，非常规油气多采用多簇分段压裂技术，因此水力裂缝渗透率除受到长期地层蠕变作用外，还受到多簇裂缝间应力干扰作用。长期地层蠕变作用将降低水力裂缝宽度，同样地多簇裂缝间的应力干扰作用也将降低裂缝宽度。根据立方定律，裂缝宽度的降低将引起裂缝渗透率的降低，进而影响非常规油气产能。目前，通过室内实验可以获取孔隙渗透率随时间的变化关系，但尚不能获取水力裂缝渗透率在地层蠕变和缝间应力干扰条件下随时间的变化关系，主要是因为缺少相应的实验装置。特别地，孔隙渗透率和裂缝渗透率属于不同的概念。鉴于此，迫切需要研发一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，所述装置包括主体结构、蠕变围压加载结构、膨胀致裂结构和水力裂缝渗透率监测结构；所述主体结构由顶盖、底板、旋转机械装置、实验岩样、固定支柱和上、下圆柱板构成，顶盖的两个角上固定连接旋转机械装置，另外两个角上固定连接固定支柱；所述实验岩样垂直设在顶盖和底板的中心位置，实验岩样上端紧贴上圆柱板，下端紧贴下圆柱板，下圆柱板与底板焊接在一起；实验岩样外侧设有蠕变围压加载结构，由碳纤维布、碳纤维卷轴、压力传感器和液压器构成；在两个旋转机械装置下面各垂直设置一个碳纤维卷轴，碳纤维卷轴的上端通过旋转机械装置与顶盖固定，下端直接与底板固定；碳纤维卷轴上的碳纤维布以表带结构紧密包裹实验岩样侧壁，旋转机械装置依靠变速马达通过齿轮传动促使碳纤维卷轴转动拉紧碳纤维布，为实验岩样施加蠕变围压；压力传感器设置于碳纤维布与实验岩样侧壁之间，与数据处理器相连，用于监测蠕变围压；上圆柱板和顶盖之间固定连接有液压器，通过上圆柱板给实验岩样传递轴向压力；实验岩样内含应力干扰岩样和测试岩样，应力干扰岩样内部设置有缝状水袋，与水管、水箱、水泵构成膨胀致裂结构；测试岩样与出气管、气体收集箱、红外气体浓度监测器、气罐、气泵、进气管构成水力裂缝渗透率监测结构。2.根据权利要求1所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，所述表带结构由碳纤维布和碳纤维卷轴构成，碳纤维布两端宽度不同，沿着碳纤维布的长度方向，碳纤维布的宽度逐渐减小，且碳纤维布宽的一端的宽度等于实验岩样的高度；在靠近碳纤维布的宽端设置有扣眼，窄的一端穿过扣眼形成紧密包裹实验岩样侧壁的捆绑结构，碳纤维布的两端分别连接碳纤维卷轴，依靠碳纤维卷轴的转动使碳纤维布不受实验岩样的形变影响，始终保持拉紧状态，构成表带结构。3.根据权利要求2所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，碳纤维布全面覆盖实验岩样的侧表面，变速马达保持恒定的拉力，连接碳纤维布的两个碳纤维卷轴同时转动，使得碳纤维布始终保持拉紧状态并紧贴实验岩样。4.根据权利要求1所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，膨胀致裂结构中，水管串联缝状水袋、水箱和水泵，水泵将水箱中的水泵入缝状水袋使其膨胀然后致裂应力干扰岩样产生新裂缝，进而实现对测试岩样的应力干扰；水力裂缝渗透率监测结构中，测试岩样顶底两端分别设置有内部镂空的钢盖，底端的钢盖通过进气管连接气罐和气泵，负责烃类气体的注入；顶端的钢盖通过出气管连接气体收集箱，负责烃类气体的收集；顶端钢盖内侧设置红外气体浓度监测器。5.根据权利要求4所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，红外气体浓度监测器由红外激光发射器和红外激光接收器组成，利用红外激光强度变化监测测试岩样上端渗出的气体浓度的瞬时变化，结合达西定律实现对测试岩样内水力裂缝渗透率的连续监测；红外气体浓度监测器与数据处理器相连，实现数据的实时传递；根据达西定律推导水力裂缝渗透率计算公式，见公式(1)：
式中：K为气体渗透率，μm2；A为测试岩样横截面面积，cm2；H为测试岩样的高度，cm；P1，P2为测试岩样入口及出口的压力，MPa；P为大气压力，MPa；μ为气体粘度，MPa
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s；Q为出口处的气体流量，cm3/s；测试岩样出口处气体流量计算公式，见公式(2)：式中：Q为测试岩样出口处的气体流量，cm3/s，V为测试岩样顶端钢盖的镂空体积，cm3；η1，η2为T1，T2时刻的渗出气体体积浓度。6.根据权利要求1所述的一种考虑地层蠕变...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立松，李文杰，蒋梦罡，陈邵颖，王伟，孙致学，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：