[發明專利]一種模擬體積壓裂復雜縫網支撐劑沉降規律的裝置及其應用

有效

• 申請號: 201410325825.0
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104237460A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 溫慶志;李楊;段曉飛;戰永平;劉華;高金劍;劉欣佳
• 申請（專利權）人: 中國石油大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 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

技術領域

本發明涉及一種模擬體積壓裂復雜縫網支撐劑沉降規律的裝置及其應用，屬于油氣田開發的技術領域。?

背景技術

隨著社會的進一步發展，世界對于石油的需求日益增加。在大型整裝油田、高滲區塊開發進入高含水中后期時，開發低滲、特低滲油氣藏顯得十分必要，而水力壓裂作為一項增產技術，在開發低滲油氣藏過程中能起到非常重要的作用。水力壓裂在地層中能形成具有超高導流能力的裂縫，進而增加油井的產量。作為水力壓裂的新工藝，體積壓裂適合于開發頁巖、致密砂巖等非常規儲層。體積壓裂在這些非常規儲層中，借助于天然裂縫的發育，能形成具有一定空間體積的縫網結構，相比常規壓裂技術，導流能力大大地增加，能更好的提高壓裂效果。支撐劑在復雜縫網中的支撐決定著縫網的形態和導流能力，影響著壓裂增產的效果。因此研究裂縫中支撐劑的充填十分必要。?

隨著水力壓裂技術的發展，國內外學者對水力壓裂在地層中形成的裂縫的認識由雙翼對稱裂縫逐漸轉變為具有一定空間體積的復雜縫網結構。壓裂施工參數不同，在地層中形成的縫網結構復雜程度也各有不同。在一些特定的儲層條件下，例如特低滲透、低孔隙度、低壓等，儲層與裂縫之間的導流能力很低，只有簡單的一條主裂縫很難達到良好的增產效果。為了在地層中形成具有高導流能力的復雜縫網結構，必須采用壓裂措施，改進壓裂施工參數。在壓裂施工過程中，當兩個水平主應力差達到某一個值或者當裂縫延伸壓力大于儲層中天然裂縫或者膠結弱面張開所需要的臨界壓力時，在主裂縫中就會產生分支縫或者能在巖石的本體上直接形成分支縫，形成初步的縫網；分支縫在延伸一定距離后會以主裂縫為主體又回到原來的裂縫方位，或者成一定的角度，最終形成以主裂縫為主體的空間裂縫網狀系統，這種技術稱為縫網壓裂技術。?

而壓裂形成的復雜縫網中支撐劑的充填和鋪置是影響壓裂作業成功與否的?關鍵因素，壓裂施工過程中，支撐劑能否在主裂縫和各級次生裂縫中形成有效的支撐對于整個復雜縫網的導流能力和壓裂的增產效果有非常重要的影響，目前在國內對于支撐劑在復雜縫中的運移規律的研究較少缺乏必要的實驗裝置。本文針對這一問題，設計模擬地層中裂縫結構的復雜縫網實驗裝置研究支撐劑在復雜縫網中的運移規律，目的是為了探究壓裂液在一定條件下攜砂進入不同類型的縫網結構中時支撐劑的運移規律，這對于能否成功的實施縫網壓裂有非常重要的意義。同時根據支撐劑在復雜縫網中的運移規律預測壓裂形成的縫網中砂堤的形態和支撐劑在裂縫中的支撐效果對于設計縫網壓裂施工參數和方案分析有非常重要的作用，對于現場施工也有一定的指導意義。?

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種模擬體積壓裂復雜縫網支撐劑沉降規律的裝置。?

本發明還提供一種上述裝置在模擬體積壓裂復雜縫網支撐劑沉降規律時的工作方法。?

本發明的技術方案如下：?

一種模擬體積壓裂復雜縫網支撐劑沉降規律的裝置，包括圍擋組成的主裂縫、與主裂縫垂直相連的二級裂縫、與主裂縫平行并通過二級裂縫相連的三級裂縫。本發明根據壓裂形成的縫網結構，復雜縫網中的裂縫類型主要包括一條或者幾條主裂縫，與主裂縫成一定角度的次生裂縫以及與次生裂縫又成一定角度的分支裂縫，另外還包括若干垂直于主裂縫的水平裂縫。復雜縫網中裂縫與裂縫之間的交點稱之為“裂縫節點”或者“節點”。而支撐劑在裂縫中運移的過程中，由主裂縫進入次生裂縫的過程稱之為支撐劑的“轉向”。主裂縫稱為一級裂縫，主裂縫上的分支裂縫稱為次生裂縫或者二級裂縫，而在二級裂縫上形成的分支裂縫稱之為三級裂縫，其他的分支裂縫依次命名。實際儲層中的復雜縫網形態可將其離散化，得到固定角度的裂縫，而垂直關系作為固定角度的一個特殊值，研究支撐劑在該角度下由主裂縫進入次生裂縫時的運移規律具有一定的代表性。以垂直角度關系作為依據，可以類比分析地下儲層裂縫角度關系復雜多變時的支撐劑鋪置情況。?

根據本發明優選的，所述的裝置整體為有機玻璃材質，所述有機玻璃的抗壓?壓力小于等于一個標準大氣壓。該裝置主體部分即模擬縫網結構部分由一定厚度的透明有機塑料板組成，其優點主要有：(1)彈性特征較弱，長時間范圍內不會發生變形進而導致實驗設備的尺寸發生變化；(2)通透性好，方便跟蹤觀察實驗現象以及后期處理實驗數據；(2)以透明有機塑料板為零件組成該實驗設備，有利于設備的長期維護和清洗。另一方面透明有機塑料板的缺點是塑料強度較小，為防止實驗裝置爆裂或出現其他超過裝置承壓極限后的問題，在該裝置中進行的實驗只能在低壓范圍內進行。?