[發明專利]可視化壓裂模擬實驗系統及方法

無效

• 申請號: 201310189930.1
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103266888A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 程遠方;李友志;吳百烈;時賢;張超;常鑫;劉鈺川;趙壽強
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

1.一種可視化壓裂模擬實驗系統，其特征是：包括可視化壓裂模擬實驗裝置（2）、壓力控制模塊（3）和數據采集模塊（1），

所述可視化壓裂模擬實驗裝置（2）為四方體形容器，主要由一塊帶凹槽及螺栓孔眼的上頂蓋（15）、一塊帶凹槽及螺栓孔眼的下底板（17）、兩塊側擋板（18）、兩塊高強度透明材料壁面（12）、四個螺栓（11）、三個膠囊（19）及一個試樣室（13）組成；所述上頂蓋（15）和下底板（17）加工有螺紋孔眼及凹槽，用于在裝配時固定螺栓（11）、高強度透明材料壁面（12）及側擋板（18）；所述螺栓（11）固定于下底板（17）四角的螺紋孔眼中；所述高強度透明材料壁面（12）及側擋板（18）固定于下底板凹槽中；所述膠囊（19）和支撐鐵塊（20）置于側擋板內側，膠囊接口（16）與側擋板孔眼對應；所述試樣室（13）由高強度透明材料壁面（12）、膠囊（19）及上頂蓋（15）圍成，頂部設有模擬井眼（14）；

壓力控制模塊（3）包括一臺伺服控制注入泵（4）、三臺圍壓泵（5）、三個壓力調節閥（6）、三個壓力表（7）、三個放空閥（8）；其中，伺服控制注入泵（4）與模擬井眼（14）相連，用于往實驗試樣中泵入模擬壓裂液致裂實驗試樣；三臺圍壓泵（5）分別與三個膠囊接口（16）相連，用于對試樣施加最大水平應力、最小水平應力和垂向應力，以模擬真實地層應力狀態；壓力控制閥（6）用于調整圍壓大小；壓力表用于指示圍壓大小；放空閥（8）用于卸載圍壓；

數據采集模塊（1）包括一臺壓力數據記錄儀（10）、兩臺高清高頻攝像機（9）；其中，所述壓力數據記錄儀（10）與伺服控制注入泵（4）相連，用于實時記錄孔眼壓力大小及變化規律；兩臺高清高頻攝像機（9）分別正對于兩塊高強度透明材料壁面（12），用于實時記錄水力裂縫在透明實驗試樣內部的起裂及擴展情況。

2.一種可視化壓裂模擬實驗方法，其特征是：包括以下實驗步驟：

①實驗準備：根據實驗要求，利用化學方法制備不同強度的透明試樣；

②實驗試樣放置：將實驗試樣置于試樣室中，蓋好上頂蓋，并用螺栓固定好可視化壓裂模擬實驗裝置，所述可視化壓裂模擬實驗裝置（2）為四方體形容器，主要由一塊帶凹槽及螺栓孔眼的上頂蓋（15）、一塊帶凹槽及螺栓孔眼的下底板（17）、兩塊側擋板（18）、兩塊高強度透明材料壁面（12）、四個螺栓（11）、三個膠囊（19）及一個試樣室（13）組成；

③連接可視化壓裂模擬實驗系統：利用高壓管線分別連接三個膠囊與相應的圍壓泵，同時在管線上安裝壓力表、壓力調節閥及放空閥；利用高壓管線連接模擬井眼與伺服控制注入泵，同時連接伺服控制注入泵與壓力數據記錄儀；將兩臺高清高頻攝像機分別正對于兩塊高強度透明材料壁面；

④準備數據采集系統：啟動壓力數據記錄儀和高清高頻攝像機；

⑤施加圍壓：關閉放空閥，啟動圍壓泵，調節壓力調節閥，分別將最大水平應力、最小水平應力和垂向應力，調節至實驗所需值；

⑥施加孔眼壓力、致裂試樣。

3.啟動伺服控制注入泵，以一定速率往預置井眼中泵入模擬壓裂液，逐漸致裂實驗試樣，同時利用壓力數據記錄儀記錄孔眼壓力大小及變化規律，利用高清高頻攝像機記錄裂縫的起裂及擴展動態；

⑦在裂縫擴展到試樣端部后，關閉伺服控制注入泵；關閉圍壓泵，打開放空閥、卸載圍壓；關閉高清高頻攝像機、壓力數據記錄儀；

⑧拆卸上頂蓋，取出實驗試樣，觀察拍照記錄裂縫最終形態。

4.根據權利要求2所述的可視化壓裂模擬實驗方法，其特征是：所述的透明試樣采用苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。