一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法技术

本发明专利技术公开了一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，包括主要由注入组件、裂隙组件和固定组件组成的试验装置，所述注入组件用于将带有支撑剂的压裂液注入到裂隙组件内，所述固定组件不仅能实现裂隙组件的支撑固定，还能调整裂隙组件的倾斜角度；还包括以下步骤：S1：试验准备；S2：载荷施加；S3：进行一次压裂；S4：进行二次压裂；S5：重复试验。通过试验能得到不同粒径的支撑剂在按照不同顺序注入到缝隙后，支撑剂会在裂隙中形成多孔介质结构，对裂隙存在暂堵或支撑的效果，当将得到暂堵效果时的支撑剂粒径顺序，用在水力裂缝的转向压裂中，能取消暂堵剂的使用，从而降低对目标地层的污染，减少生产投入。减少生产投入。减少生产投入。

【技术实现步骤摘要】
一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法


[0001]本专利技术属于非常规能源水力压裂开采
，具体涉及一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法。

技术介绍

[0002]在非常规油气资源开采过程中，通常采取压裂液与支撑剂混合后高压注入目标储层以提高地层渗透率，支撑剂可以沉积在裂隙中，有效防止裂隙闭合从而增加目标储层的长期渗透率。同时，为了实现水力裂缝转向压裂，往往通过压裂液携带暂堵剂，将暂堵剂运输到裂缝内部形成封堵层，当暂堵剂在裂缝入口处形成封堵层时，可实现未开启簇的开启，完成簇间转向；当暂堵剂在缝端形成封堵层时，可防止裂缝过度延伸，降低压窜风险，同时增加封堵层与裂缝入口之间流体净压力实现新裂缝的开启，增加裂缝复杂程度。
[0003]现有技术中，多将支撑剂与暂堵剂区别对待，并采用不同的化学材质与不同的注入工艺，导致对目标地层的化学污染增加，生产投入增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术拟提供一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，通过选用不同粒径的支撑剂，并通过选择支撑剂注入顺序，使得支撑剂在缝隙中形成不同的多孔介质结构，从而能达到支撑或暂堵的效果。
[0005]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，包括试验装置，所述试验装置包括注入组件、裂隙组件和固定组件，所述注入组件用于将带有支撑剂的压裂液注入到裂隙组件内，所述裂隙组件用于模拟带有裂隙的岩体在注入液体后的反应，所述固定组件不仅能实现裂隙组件的支撑固定，还能调整裂隙组件的倾斜角度；所述裂隙组件包括上下相对设置的上裂隙板和下裂隙板，所述上裂隙板和下裂隙板的左端前后延伸设置有用于压裂液注入的缺口，所述上裂隙板能上下移动，且在上裂隙板上加载有来自固定组件的法向载荷，所述下裂隙板能左右移动，且在下裂隙板上加载有来自固定组件的切向载荷；
[0006]还包括以下试验步骤：
[0007]S1：试验准备；将试验装置上所有零部件连接完整，在检查无误后，在注入组件内装入预定的支撑剂和压裂液；
[0008]S2：载荷施加；通过固定组件对上裂隙板施加预定的法向载荷，对下裂隙板施加预定的切向载荷，同时使裂隙组件达到预定的倾角和倾向；
[0009]S3：进行一次压裂；启动注入组件，将带有支撑剂的压裂液按照预定速率由缺口注入到上裂隙板与下裂隙板之间，当带支撑剂的压裂液注入时间达到预定时间后，停止支撑剂与压裂液的混合，让压裂液在低于预定速率条件下注入到上裂隙板与下裂隙板之间，同时根据裂隙开度和水压计算渗透率；
[0010]S4：进行二次压裂；改变混合到压裂液中支撑剂的粒径，重复步骤S3，观察位于上
裂隙板与下裂隙板之间二次注入的支撑剂在一次注入的支撑剂基础上报的运移沉积规律，同时记录两次压裂过程中上裂隙板的法向位移、下裂隙板的切向位移、注水压力、注水速率和裂隙开度；
[0011]S5：重复试验；清理位于试验装置内压裂液和支撑剂，使试验装置恢复初始状态，然后在改变不同支撑剂粒径注入的顺序后，重复步骤S3
‑
S4，获得不同粒径支撑剂注入先后顺序下，裂隙在恒定注水速率条件下的水压上升速度以及渗透率。
[0012]作为上述方案的优选，所述固定组件包括设置在下裂隙板下方的下承压板，所述下承压板的下方设置有高度可调的支撑组件，所述下承压板的上方通过支撑螺栓设置有上承压板，所述上承压板位于上裂隙板的上方，且上承压板与上裂隙板之间设置有若干法向载荷弹簧，所述下承压板的右侧设置有一排能抵在上裂隙板右侧面上的抵紧螺栓，所述下承压板的右侧还设置有用于实现下裂隙板向右移动时切向载荷模拟的切向载荷组件。
[0013]进一步优选，所述切向载荷组件包括切向载荷弹簧，所述切向载荷弹簧的一端抵在下裂隙板的右侧面上，所述切向载荷弹簧的另一端套在位于下承压板与下裂隙板之间的导向柱上，且导向柱与下裂隙板之间留有距离。
[0014]进一步优选，所述支撑组件包括设置在下承压板与地面之间且呈矩形分布的四根支撑杆，所述支撑杆包括固定套管，所述固定套管内设置有能在固定套管内上下移动的伸缩棒，所述伸缩棒外设置有紧固套管，所述紧固套管的下端设置有内螺纹，所述固定套管的上端外侧设置有与内螺纹相匹配的外螺纹，所述紧固套管与伸缩棒之间设置有橡胶管，所述橡胶管上端与紧固套管的上端之间设置有垫片，当将紧固套管拧紧在固定套管上时，会挤压橡胶管，从而实现伸缩棒的长度固定。
[0015]进一步优选，所述下承压板为矩形板，所述支撑杆设置在下承压板的四个拐角处，所述支撑杆的上下两端均设置有两个相对设置的夹头，所述夹头内设置有球状凹槽，位于下端的两个球状凹槽内夹紧有固定在地面上的球头螺栓，位于上端的两个球状凹槽内夹紧有能固定在下承压板拐角处的球头夹紧件。
[0016]进一步优选，所述注入组件包括通过支撑柱设置在地面上的压裂液箱，所述压裂液箱上设置有注液管，所述注液管的末端与缺口平行设置，且设置有多个用于向缺口注入液体出液孔，所述注液管上设置有能带动液体流动的水泵，所述注液管上还并排设置至少两个用于向注液管内添加支撑剂的支撑剂注入管，在每个支撑剂注入管的上端设置有向注液管内定量加入支撑剂的支撑剂加入组件，所注液管的末端设置有能固定在固定组件左端且用于保证注液管内液体注入到缺口内的注液固定管。
[0017]进一步优选，所述支撑剂加入组件包括支撑剂储料罐，所述支撑剂储料罐的下端设置有支撑剂螺旋输送器，所述支撑剂螺旋输送器的一端与支撑剂储料罐的下端连通，另一端与支撑剂注入管的上端连通。
[0018]进一步优选，所述注液固定管的右端设置有供上裂隙板和下裂隙板伸入的矩形槽，且上裂隙板能在矩形槽内上下移动，所述上裂隙板的左端上方插装有前后延伸的密封凸条，所述密封凸条的上端外套有一圈上下密封圈，所述矩形槽的上壁面向上设置有供密封凸条插入且能上下移动的密封条凹槽，且上下密封圈位于密封条凹槽内，所述矩形槽的前后侧壁上设置有用于保证下裂隙板与矩形槽下壁面紧密接触的卡条，所述卡条的下端与下裂隙板的上端接触，所述卡条的上端通过微弹簧抵在上裂隙板上。
[0019]进一步优选，所述下裂隙板顶面的前后两侧均设置有左右延伸的凸起，所述凸起的上端外套有左右密封圈，所述上裂隙板的底面对应凸起的位置处设置有密封凹槽，所述左右密封圈位于密封凹槽内。
[0020]进一步优选，所述下裂隙板的下方设置有位于固定组件内的底板，所述底板上左右间隔设置有若干根前后延伸的滚柱。
[0021]本专利技术的有益效果：通过试验能得到不同粒径的支撑剂在按照不同顺序注入到缝隙后，支撑剂会在裂隙中形成多孔介质结构，对裂隙存在暂堵或支撑的效果，当将得到暂堵效果时的支撑剂粒径顺序，用在水力裂缝的转向压裂中，能取消暂堵剂的使用，从而降低对目标地层的污染，减少生产投入。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的流程图。
[0023]图2为本专利技术中试验装置的立体示意图一。
[0024]图3为本专利技术中试验装置的立体示意图二。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，其特征在于：包括试验装置，所述试验装置包括注入组件(A)、裂隙组件(B)和固定组件(C)，所述注入组件(A)用于将带有支撑剂的压裂液注入到裂隙组件(B)内，所述裂隙组件(B)用于模拟带有裂隙的岩体在注入液体后的反应，所述固定组件(C)不仅能实现裂隙组件的支撑固定，还能调整裂隙组件的倾斜角度；所述裂隙组件(B)包括上下相对设置的上裂隙板(1)和下裂隙板(2)，所述上裂隙板(1)和下裂隙板(2)的左端前后延伸设置有用于压裂液注入的缺口，所述上裂隙板(1)能上下移动，且在上裂隙板(1)上加载有来自固定组件的法向载荷，所述下裂隙板(2)能左右移动，且在下裂隙板(2)上加载有来自固定组件的切向载荷；还包括以下试验步骤：S1：试验准备；将试验装置上所有零部件连接完整，在检查无误后，在注入组件内装入预定的支撑剂和压裂液；S2：载荷施加；通过固定组件对上裂隙板施加预定的法向载荷，对下裂隙板施加预定的切向载荷，同时使裂隙组件达到预定的倾角和倾向；S3：进行一次压裂；启动注入组件，将带有支撑剂的压裂液按照预定速率由缺口注入到上裂隙板与下裂隙板之间，当带支撑剂的压裂液注入时间达到预定时间后，停止支撑剂与压裂液的混合，让压裂液在低于预定速率条件下注入到上裂隙板与下裂隙板之间，同时根据裂隙开度和水压计算渗透率；S4：进行二次压裂；改变混合到压裂液中支撑剂的粒径，重复步骤S3，观察位于上裂隙板与下裂隙板之间二次注入的支撑剂在一次注入的支撑剂基础上报的运移沉积规律，同时记录两次压裂过程中上裂隙板的法向位移、下裂隙板的切向位移、注水压力、注水速率和裂隙开度；S5：重复试验；清理位于试验装置内压裂液和支撑剂，使试验装置恢复初始状态，然后在改变不同支撑剂粒径注入的顺序后，重复步骤S3
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S4，获得不同粒径支撑剂注入先后顺序下，裂隙在恒定注水速率条件下的水压上升速度以及渗透率。2.根据权利要求1中所述的变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，其特征在于：所述固定组件(C)包括设置在下裂隙板(2)下方的下承压板(3)，所述下承压板(3)的下方设置有高度可调的支撑组件，所述下承压板(3)的上方通过支撑螺栓(5)设置有上承压板(4)，所述上承压板(4)位于上裂隙板(1)的上方，且上承压板(4)与上裂隙板(1)之间设置有若干法向载荷弹簧(6)，所述下承压板(3)的右侧设置有一排能抵在上裂隙板(1)右侧面上的抵紧螺栓(7)，所述下承压板(3)的右侧还设置有用于实现下裂隙板(2)向右移动时切向载荷模拟的切向载荷组件。3.根据权利要求2中所述的变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，其特征在于：所述切向载荷组件包括切向载荷弹簧(8)，所述切向载荷弹簧(8)的一端抵在下裂隙板(2)的右侧面上，所述切向载荷弹簧(8)的另一端套在位于下承压板(3)与下裂隙板(2)之间的导向柱(9)上，且导向柱(9)与下裂隙板(2)之间留有距离。
4.根据权利要求2中所述的变支撑剂粒径暂堵与支撑协同压裂方法，其特征在于：所述支撑组件包括设置在下承压板(3)与地面之间且呈矩形分布的四根支撑杆(10)，所述支撑杆(10)包括固定套管(10a)，所述固定套管(10a)内设置有能在固定套管(10a)内上下移动的伸缩棒(10b)，所述伸缩棒(10b)外设置有紧固套管(10c)，所述紧固套管(10c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，刘义鑫，程卫民，倪冠华，黄启铭，王振洋，刘震，杨赫，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：