[發明專利]一種模擬支撐劑在裂縫中鋪置的實驗裝置及其應用

有效

• 申請號: 201210038946.8
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102590888A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 溫慶志;羅明良;翟恒立;潘曉軍;戰永平
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

1.一種模擬支撐劑在裂縫中鋪置的實驗裝置，其特征在于，其包括人工裂縫，所述的人工裂縫包括兩張相互平行設置的透明平板，在兩張透明平板的上下兩端分別通過包邊框密封，在透明平板的左端設置一個模擬井筒，在透明平板的右端設置一個出液管，所述透明平板、包邊框、模擬井筒的筒壁和出液管的筒壁共同圍成一個密閉空間；所述模擬井筒頂部設置有進料口、模擬井筒的底部設置有卸料口，在模擬井筒壁上且朝向密閉空間方向均勻設置有多個筒壁射孔，所述進料口、卸料口和筒壁射孔相互貫通；在模擬井筒的進料口處設置有流量計和壓力表；所述出液管頂部設置有回料口、出液管底部卸料口，在出液管壁上且朝向密閉空間方向均勻設置有多個孔眼，所述回料口、卸料口和孔眼相互貫通；在出液管的回料口處設置有流量計和壓力表。

2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的實驗裝置還包括數據采集控制板和計算機，所述實驗裝置所采集到的實驗數據通過數據采集控制板傳輸至計算機。

3.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述透明平板的長度為4m，高度為1m，厚度為4cm，兩透明平板的間距可調，間距調整范圍為：2-14mm；所述透明平板內壁面粘貼有塑料膜，所述塑料膜的表面粗糙度與實際施工層的全直徑巖心的斷裂面的粗糙度相同。

4.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述兩個透明平板上分別分布設置有15個-30個直徑可調的濾失孔眼，所述直徑的可調范圍為：0.05-0.25mm。

5.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述在模擬井筒上的筒壁射孔數目范圍為：3個-14個；所述筒壁射孔的相位角范圍為：30°-180°；所述筒壁射孔的孔徑范圍為：0-2cm。以上所述筒壁射孔的數目、相位角和孔徑都是隨實驗的模擬環境不同而相應調整的。

6.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的透明平板上繪制有網格；所述網格中單個網格邊長為0.5cm；所述的人工裂縫的底部設置有底座，在所述底座下部安裝萬向輪。

7.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的實驗裝置還包括壓裂液配制罐和輸出泵；所述壓裂液配制罐包括進料口、罐體、攪拌機、出料口和回料口，所述進料口和回料口設置在罐體的頂部，所述攪拌機設置的罐體的內部，所述出料口設置在罐體的底部；所述進料口分別與進水口和進砂口相連，所述進砂口采用球型閥控制進砂速度，最大進砂速度為500ml/s，所述出料口通過管線與輸出泵的入口相連；所述輸出泵的出口通過管線與人工裂縫的模擬井筒的進料口相連，所述壓裂液配制罐的回料口通過管線與人工裂縫的出液管的回料口相連。

8.根據權利要求7所述的實驗裝置，其特征在于，所述輸出泵包括螺桿泵和變頻控制器，變頻控制器與螺桿泵相連。

9.利用權利要求1所述的實驗裝置進行模擬支撐劑在裂縫中鋪置的實驗方法，其特征在于，步驟如下：

(1)根據相似原理，按現場施工中裂縫的寬度尺寸，計算實驗所需支撐劑量、壓裂液體積、壓裂液粘度和實驗排量；

(2)根據步驟(1)所計算出實驗所需支撐劑量、壓裂液體積和實驗排量，準備壓裂液及多種支撐劑；

(3)調整人工裂縫中2個透明平板之間的距離，使其與現場施工中裂縫的寬度一致；

(4)選取步驟(2)中的一種支撐劑與所述壓裂液混合，攪拌成攜砂壓裂液，向人工裂縫中泵入攜砂壓裂液，即2個透明平板之間，形成循環回路；

(5)跟蹤支撐劑在人工裂縫中的運移軌跡，計算支撐劑的垂直沉降速度及水平運移速度；

(6)停止向人工裂縫中泵入攜砂壓裂液，用相機記錄在人工裂縫中支撐劑沉降所形成的砂堤的形態；

(7)清空并清洗人工裂縫，對沉降于人工裂縫中的支撐劑烘干稱重，計算沉降于人工裂縫中支撐劑所占總支撐劑的質量比，單獨更換其它支撐劑或壓裂液，重復步驟(4)-(7)。

10.根據權利要求9所述的實驗方法，其特征在于，步驟(2)所述的支撐劑為本領域常規支撐劑，優選不同粒度的卡博陶粒的任意2種以上；步驟(2)所述的壓裂液為本領域常規壓裂液；在步驟(3)中，還包括調整模擬井筒上的筒壁射孔數目、筒壁射孔的孔徑和筒壁射孔的相位角：所述筒壁射孔數目范圍為：3個-14個；所述筒壁射孔的相位角范圍為：30°-180°；所述筒壁射孔的孔徑范圍為：0-2cm；在步驟(3)中，還包括人工裂縫的透明平板內表面貼置塑料膜，所述塑料膜的表面粗糙度與實際施工層的全直徑巖心的斷裂面的粗糙度相同；在步驟(3)中，還包括調整人工裂縫中兩透明平板上的濾失孔的孔徑大小；步驟(5)所述跟蹤支撐劑在人工裂縫中的運移軌跡是采用高速攝像機對透明平板進行拍攝。