一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置及方法。涉及页岩气开发技术领域。所述测试装置包括岩心夹持器、恒温箱、入口端压力计、入口端阀门、天然气容器、天然气驱替泵、液压油阀门、液压油容器、液压油驱替泵、出口端压力计、出口端阀门、回压阀、三角瓶、电子天平、压裂液阀门、压裂液容器和压裂液驱替泵。所述测试方法包括获取岩心；垂直于岩心的层理方向等间距钻取多个圆柱形小岩心；对所有小岩心进行压裂得到多个裂缝小岩心，将所有裂缝小岩心排列成长岩心；将长岩心装入页岩裂缝系统返排率实验测试装置进行返排率测量。本发明专利技术可以使返排率的测试结果更加准确。返排率的测试结果更加准确。返排率的测试结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及页岩气开发
，特别是涉及一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置及方法。

技术介绍

[0002]返排率是衡量页岩气压裂及开发效果的重要指标。页岩气生产现场时刻关注页岩气井的返排率。目前关于返排率的获取方法主要有以下4类。
[0003]1.现场监测方法：主要是根据现场压裂施工完成后，记录返排过程中压裂液的返排量，与泵入地层中的压裂液量之比而得到。该返排率是在施工后获得，无法用于前期施工的设计和研究。
[0004]2.数值模拟法：通过建立页岩气井气水两相流动气藏数值模拟模型预测得到，该方法的原理是数学机理模型，由于影响页岩裂缝系统的返排率影响很多，数值模拟模型不能把各种地质和工程因素都包含在其中，模拟预测的可靠性不够。
[0005]3.数据模型预测法：通过大数据分析，机器学习、神经网络分析等以数据为基础预测的页岩气井返排率，这种方法需要大量的可靠的学习样本为基础，在很多新开发的页岩气藏中，没有大量学习样本时这种方法适应性受到限制。
[0006]4.实验测试方法：通过搭建页岩返排的物理模型，首先模拟压裂过程中页岩对压裂液的渗吸过程，然后模拟压裂液的返排过程，测试返排过程中压裂液的返排率。关于实验测试方法的专利相对较多，例如：公开号为CN108645740B，但是这个专利不足之处在于(1)岩心没有经过压裂造缝，且是单块小岩心，与实际页岩压后的缝网系统不符；(2)岩心自吸压裂液，自吸和返排压差小，与现场实际的高压差渗吸和返排压裂液条件差异大。专利公开号为CN109490507B和CN209014547U的专利不足之处在于(1)岩样造缝是在同一个应力下，同一岩样中形成的，缝网所代表范围有限，(2)岩样中没有天然气存在，与实际情况不符。地层实际岩样中，页岩裂缝中有大量的游离气、页岩基质中有大量的吸附气，压裂液的渗吸和返排要受到页岩中天然气的影响。(3)返排过程中没有考虑覆压对裂缝闭合的影响，实际页岩气返排过程中，裂缝中流体逐渐排出时，裂缝受到的有效应力会增加，裂缝会逐渐闭合，开度逐渐减小，影响返排速度和返排率。
[0007]综上所述，现有技术的页岩裂缝系统返排的模拟过程与实际情况不符，造成返排率的测试结果不准确。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置及方法，可以使返排率的测试结果更加准确。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0010]一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置，包括：
[0011]岩心夹持器、恒温箱、入口端压力计、入口端阀门、天然气容器、天然气驱替泵、液
压油阀门、液压油容器、液压油驱替泵、出口端压力计、出口端阀门、回压阀、三角瓶、电子天平、压裂液阀门、压裂液容器和压裂液驱替泵；
[0012]所述岩心夹持器设置在所述恒温箱中，所述天然气驱替泵的输出端与所述天然气容器的入口连接，所述天然气容器的出口通过入口端阀门与所述岩心夹持器的第一入口连接，所述入口端压力计设置在所述入口端阀门与所述岩心夹持器的第一入口之间；所述液压油驱替泵的输出端与所述液压油容器的入口连接，所述液压油容器的出口通过所述液压油阀门与所述岩心夹持器的第二入口连接，所述压裂液驱替泵的输出端与所述压裂液容器的入口连接，所述压裂液容器通过所述压裂液阀门与输出管道的第一端口连接；所述输出管道的第二端口通过所述出口端阀门与所述岩心夹持器的出口连接，所述出口端压力计设置在所述出口端阀门与所述岩心夹持器的出口之间；所述输出管道的第三端口通过所述回压阀与所述三角瓶的入口连接，所述三角瓶设置在所述电子天平上。
[0013]可选的，所述页岩裂缝系统返排率实验测试装置，还包括：气量计；所述气量计的入口端与所述三角瓶的出口连通。
[0014]一种页岩裂缝系统返排率实验测试方法，利用上述所述的页岩裂缝系统返排率实验测试装置，所述方法包括：
[0015]获取岩心；所述岩心为页岩气井探井得到的或者野外露头的岩心；
[0016]垂直于所述岩心的层理方向等间距钻取多个圆柱形小岩心；各所述小岩心的直径相等，各所述小岩心的高相等；
[0017]根据各小岩心与水平井之间的距离以及页岩储层水力压裂过程中压裂压力与裂缝扩展长度之间的关系图对各小岩心进行压裂得到多个裂缝小岩心；
[0018]按照各裂缝小岩心与水平井之间的距离，将所有裂缝小岩心排列成长岩心；所有裂缝小岩心的轴线在一条直线上且与水平面平行；各相邻裂缝小岩心之间用滤纸隔开；
[0019]将所述长岩心装入页岩裂缝系统返排率实验测试装置的岩心夹持器中；
[0020]调节页岩裂缝系统返排率实验测试装置的液压油驱替泵和天然气驱替泵，向岩心夹持器内注入天然气，并保持液压油驱替泵和天然气驱替泵的压力一致，直到页岩裂缝系统返排率实验测试装置的入口端压力计和出口端压力计达到地层压力后，停止调节所述液压油驱替泵和所述天然气驱替泵；
[0021]调节页岩裂缝系统返排率实验测试装置的压裂液驱替泵压力至地层压力，依次打开页岩裂缝系统返排率实验测试装置的压裂液阀门和所述页岩裂缝系统返排率实验测试装置的出口端阀门，从所述岩心夹持器的出口注入压裂液，直到所述出口端压力计达到压裂预设最高井底压力，关闭压裂液阀门，记录泵入的压裂液体积；
[0022]关闭所述出口端阀门进行关井闷井；
[0023]设置回压阀的压力为返排井底流压，打开所述出口端阀门，记录所述入口端压力计和所述出口端压力计的压力，使压裂液在恒定的回压阀压力下返排，定时记录页岩裂缝系统返排率实验测试装置的三角瓶中分离的返排压裂液重量；
[0024]当所述入口端压力计降低至地层压力时，打开所述页岩裂缝系统返排率实验测试装置的入口端阀门，控制所述天然气驱替泵的注气压力恒定为地层压力，直到所述岩心夹持器的出口端不再排出压裂液；
[0025]根据各时刻记录的三角瓶中分离的返排压裂液重量、泵入的压裂液体积以及压裂
液的密度得到各时刻的返排率。
[0026]可选的，所述根据各小岩心与水平井之间的距离以及页岩储层水力压裂过程中压裂压力与裂缝扩展长度之间的关系图对各小岩心进行压裂得到多个裂缝小岩心，具体包括：
[0027]对于任意一个小岩心，根据所述小岩心与水平井之间的距离以及页岩储层水力压裂过程中压裂压力与裂缝扩展长度之间的关系图确定对所述小岩心施加的压裂压力；
[0028]按照对所述小岩心施加的压裂压力对所述小岩心进行压裂。
[0029]可选的，所述调节页岩裂缝系统返排率实验测试装置的液压油驱替泵和天然气驱替泵，向岩心夹持器内注入天然气，并保持液压油驱替泵和天然气驱替泵的压力一致，直到页岩裂缝系统返排率实验测试装置的入口端压力计和出口端压力计达到地层压力后，停止调节所述液压油驱替泵和所述天然气驱替泵，具体包括：
[0030]打开页岩裂缝系统返排率实验测试装置的入口端阀门和液压油阀门；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩裂缝系统返排率实验测试装置，其特征在于，包括：岩心夹持器、恒温箱、入口端压力计、入口端阀门、天然气容器、天然气驱替泵、液压油阀门、液压油容器、液压油驱替泵、出口端压力计、出口端阀门、回压阀、三角瓶、电子天平、压裂液阀门、压裂液容器和压裂液驱替泵；所述岩心夹持器设置在所述恒温箱中，所述天然气驱替泵的输出端与所述天然气容器的入口连接，所述天然气容器的出口通过入口端阀门与所述岩心夹持器的第一入口连接，所述入口端压力计设置在所述入口端阀门与所述岩心夹持器的第一入口之间；所述液压油驱替泵的输出端与所述液压油容器的入口连接，所述液压油容器的出口通过所述液压油阀门与所述岩心夹持器的第二入口连接，所述压裂液驱替泵的输出端与所述压裂液容器的入口连接，所述压裂液容器通过所述压裂液阀门与输出管道的第一端口连接；所述输出管道的第二端口通过所述出口端阀门与所述岩心夹持器的出口连接，所述出口端压力计设置在所述出口端阀门与所述岩心夹持器的出口之间；所述输出管道的第三端口通过所述回压阀与所述三角瓶的入口连接，所述三角瓶设置在所述电子天平上。2.根据权利要求1所述的页岩裂缝系统返排率实验测试装置，其特征在于，还包括：气量计；所述气量计的入口端与所述三角瓶的出口连通。3.一种页岩裂缝系统返排率实验测试方法，其特征在于，利用上述权利要求1
‑
2中任一项所述的页岩裂缝系统返排率实验测试装置，所述方法包括：获取岩心；所述岩心为页岩气井探井得到的或者野外露头的岩心；垂直于所述岩心的层理方向等间距钻取多个圆柱形小岩心；各所述小岩心的直径相等，各所述小岩心的高相等；根据各小岩心与水平井之间的距离以及页岩储层水力压裂过程中压裂压力与裂缝扩展长度之间的关系图对各小岩心进行压裂得到多个裂缝小岩心；按照各裂缝小岩心与水平井之间的距离，将所有裂缝小岩心排列成长岩心；所有裂缝小岩心的轴线在一条直线上且与水平面平行；各相邻裂缝小岩心之间用滤纸隔开；将所述长岩心装入页岩裂缝系统返排率实验测试装置的岩心夹持器中；调节页岩裂缝系统返排率实验测试装置的液压油驱替泵和天然气驱替泵，向岩心夹持器内注入天然气，并保持液压油驱替泵和天然气驱替泵的压力一致，直到页岩裂缝系统返排率实验测试装置的入口端压力计和出口端压力计达到地层压力后，停止调节所述液压油驱替泵和所述天然气驱替泵；调节页岩裂缝系统返排率实验测试装置的压裂液驱替泵压力至地层压力，依次打开页岩裂缝系统返排率实验测试装置的压裂液阀门和所述页岩裂缝系统返排率实验测试装置的出口端阀门，从所述岩心夹持器的出口注入压裂液，直到所述出口端压力计达到压裂预设最高井底压力，关闭压裂液阀门，记录泵入的压裂液体积；关闭所述出口端阀门进行关井闷井；设置回压阀的压力为返排井...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞进，吕泽宇，刘洪，王繁，霍俞辰，张震，张旭，卢宇，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：