[發明專利]實驗室用可視化水力壓裂物理模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201710507015.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107219127B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 李昭;畢彩芹;李鋒;辛云路;葛佳;金春爽
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 李紅衛

實驗室用可視化水力壓裂物理模擬裝置及方法，所述裝置包括殼體、供液部以及設置于殼體內的一級縫壓裂部、二級縫壓裂部和三級縫壓裂部；所述方法包括供液部為一級縫壓裂部提供液體，液體使得一級縫的縫寬發生變化；從一級縫中出來的液體進入到二級縫壓裂部使得二級縫的縫寬發生變化；從一級縫中出來的液體進入到三級縫壓裂部使得三級縫的縫寬發生變化，測距儀監測一級縫、二級縫和三級縫的變化。本發明所述的裝置及方法，可以達到研究水力壓裂過程中裂縫之間縫間干擾、主裂縫與分支縫之間影響關系和注入水注入夾角對壓裂效果影響的目的，并通過可視化裝置實現實時監測的目的。

技術領域

本發明屬于水力壓裂模擬技術領域，尤其涉及一種實驗室用可視化水力壓裂物理模擬裝置及方法。

背景技術

現今水力壓裂技術是油氣田開發過程中廣泛使用的油氣井增產措施，尤其是在煤層氣、低滲超低滲油藏的開發中，水力壓裂是必不可少的方法，故研究地層壓裂過程的規律尤為重要。我們通常在實驗室中通過壓裂裝置來模擬地層在高壓注入水條件下的壓裂情況，進而得出不同地層條件下的壓裂規律。在壓裂過程中裂縫縫寬縫高縫長是決定壓裂增產效果的重要評價參數，而其影響因素較多規律較為復雜，在壓開主裂縫之后分裂縫的發育規律無從得知，各分裂縫之間的相互影響作用規律也沒有準確的結論。現今實驗室中廣泛使用的壓裂裝置大多為過程不可視，不能檢測地層壓裂過程中各裂縫之間的縫間干擾作用，不能有效得出壓裂過程中主裂縫與分裂縫之間的壓裂規律，同時，不能有效控制注入水與地層之間的注入角度，更不能全面地獲得壓裂過程中規律，進而對壓裂過程中各裂縫的發育規律不能夠得到準確認識。

發明內容

本發明旨在提供一種實驗室用可視化水力壓裂物理模擬裝置及方法，能夠研究水力壓裂過程中裂縫之間縫間干擾、主裂縫與分支縫之間影響關系和注入水注入夾角對壓裂效果影響的目的，并通過可視化裝置實現實時監測的目的。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：實驗室用可視化水力壓裂物理模擬裝置，包括殼體、供液部以及設置于殼體內的一級縫壓裂部、二級縫壓裂部和三級縫壓裂部；

供液部包括液池、吸水管、泵和出水管，吸水管一端與液池相連，吸水管另一端與泵相連；泵通過出水管連接一級縫壓裂部；

一級縫壓裂部包括一級上凸板、一級下凹板以及設置于一級上凸板和一級下凹板連接處的密封條，一級上凸板和一級下凹板之間預留有與出水管連接的一級縫，一級上凸板上設有多個一級出水孔；

二級縫壓裂部包括兩向中凹板以及分別設置于兩向中凹板上方和下方的二級上凸板和二級下凸板，二級上凸板和二級下凸板與兩向中凹板的連接處均設有密封條；二級上凸板和二級下凸板分別與兩向中凹板的上表面和下表面之間預留有二級縫；一級出水孔上連接有末端分別位于兩個二級縫中的二級液壓管，二級液壓管上設有二級調節球閥；

三級縫壓裂部包括三級上凸板和三級下凹板，三級上凸板和三級下凹板之間預留有三級縫，三級上凸板和三級下凹板的連接處設有密封條；一級出水口上連接有末端位于三級縫中的三級液壓管，三級液壓管上設有三級調節球閥。

出水管上連接有儲壓管，儲壓管上設有至少1個一級液壓管，各個一級液壓管沿儲壓管長度方向依次分布，一級液壓管與一級縫連通。

一級縫壓裂部、二級縫壓裂部和三級縫壓裂部的末端均設有返液管和排液管。

一級上凸板、二級上凸板和三級上凸板上均設有測距儀。

一級上凸板、一級下凹板、二級上凸板、二級下凸板、兩向中凹板、三級上凸板和三級下凹板的材質均為有機玻璃。

一級上凸板、一級下凹板、二級上凸板、二級下凸板、兩向中凹板、三級上凸板和三級下凹板表面的粗糙度為0.1~1。

一級上凸板和一級下凹板之間、兩向中凹板與二級上凸板和二級下凸板之間、三級上凸板和三級下凹板之間均設有鎖死機構。