[發(fā)明專利]一種干法壓裂用可視化動態(tài)裂縫攜砂評價裝置及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710791917.1
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107589219B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李賓飛;史大山;李兆敏;呂其超;鄭超;柏浩;張小雨;左家強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

一種干法壓裂用可視化動態(tài)裂縫攜砂評價裝置包括實驗腔體、在所述實驗腔體內(nèi)設(shè)置有移動式密封隔斷，實驗腔體分為第一內(nèi)腔和第二內(nèi)腔；在所述第一內(nèi)腔上分別連接設(shè)置有氮氣注入管和液體注入管；第一內(nèi)腔與移動式密封隔斷對應(yīng)的一側(cè)與所述移動密封隔斷之間設(shè)置有穩(wěn)定器；在所述第二內(nèi)腔上分別連接設(shè)置有攜砂液注入管、攜砂液排出管；在所述第二內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有光源，第二內(nèi)腔與移動式密封隔斷對應(yīng)的一側(cè)為透明板；在所述第二內(nèi)腔的外部且與所述透明板相對的位置設(shè)置有圖像采集裝置；在所述第二內(nèi)腔底部設(shè)置有多個排沙孔，分別有法蘭封堵設(shè)置。本發(fā)明具有操作簡單、安全性強、效能高的特點，可以模擬液態(tài)CO₂壓裂液在不同寬度裂縫條件下的攜砂性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種干法壓裂用可視化動態(tài)裂縫攜砂評價裝置及其工作方法，屬于油氣田壓裂改造、節(jié)能減排的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著石油天然氣能源的需求量與日俱爭，越來越多的非常規(guī)低滲透油氣藏被開發(fā)利用，對于這些非常規(guī)油氣藏的開發(fā)最有效的方式就是進行壓裂改造，提高油氣產(chǎn)能。泡沫壓裂工藝相對于常規(guī)壓裂工藝具有攜砂量大、濾失量低、壓裂效能高、返排量高、地層傷害小等優(yōu)勢，是開發(fā)非常規(guī)低滲透油氣藏的一種有效方式。

與水基壓裂液相比，干法壓裂具有獨特優(yōu)勢：由于體系中沒有水，全部為氣體，沒有殘渣，與地層配伍性好，完全避免了對地層和裂縫的污染；CO₂流動性強，可以進入儲集層中的微裂縫，更好地溝通儲集層；壓裂后地層中氣體膨脹，可以全部快速返排；同時，CO₂易溶于原油，降低原油粘度，引起原油體積膨脹，增加儲層能量，利于原油的開采。液態(tài)CO₂干法壓裂的上述性能對于提高壓裂改造效果和最終采收率具有重要意義，具有良好的應(yīng)用前景。

然而液態(tài)CO₂干法壓裂過程中也面臨一些技術(shù)難題。CO₂干法壓裂過程中，液態(tài)CO₂粘度極低，一般在0.02-0.16mPa·s，而且其粘度、密度、表面張力等物理性質(zhì)與溫度和壓力密切相關(guān)，壓裂過程中攜砂能力差、容易脫砂、形成砂堵。

傳統(tǒng)的壓裂液攜砂實驗設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，壓力調(diào)節(jié)復(fù)雜，裂縫寬度難以更改，因此難以將其利用至干法壓裂中以實現(xiàn)：提高攜砂能力、難脫砂、不易造成砂堵等技術(shù)效果。

中國專利文獻CN206002508U公開了《一種壓裂液攜砂效果評價裝置》，該專利文獻描述了在大型回路系統(tǒng)中評價壓裂液攜砂效果的裝置。但是該文獻中提及到的評價裝置在應(yīng)用是會出現(xiàn)以下情況：首先，該評價裝置設(shè)備體積龐大，使用不便；其次，該方法是針對普通常規(guī)壓裂液，耐壓能力有限，不適用于高壓下液態(tài)CO₂壓裂液的攜砂能力評價；最后，該方法裂縫尺寸空間固定，改變較為繁瑣，難以模擬不同尺寸裂縫。

因此，為了精確測定液態(tài)CO₂的攜砂能力，研發(fā)一種測量動態(tài)裂縫中液態(tài)CO₂攜砂能力的可視化模型及其應(yīng)用是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種干法壓裂用可視化動態(tài)裂縫攜砂評價裝置。本發(fā)明所述裝置可以評價液態(tài)CO₂壓裂液和常規(guī)單相壓裂液攜砂能力。

本發(fā)明還提供上述評價裝置的工作方法。本發(fā)明所述方法可以測定液態(tài)CO₂的攜砂能力，本發(fā)明具有可視、耐壓、耐磨、耐腐蝕、裂縫寬度和壓力方便調(diào)整等特點，同時本發(fā)明操作簡單，安全性強，效能高。本發(fā)明所述工作方法經(jīng)動態(tài)調(diào)節(jié)壓力，改變裂縫寬度，可模擬實際地層條件下的液態(tài)二氧化碳攜砂流動，經(jīng)可視化設(shè)計，由高速攝像機記錄流動形態(tài)，研究液態(tài)二氧化碳攜砂流動機理。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種干法壓裂用可視化動態(tài)裂縫攜砂評價裝置，包括實驗腔體、在所述實驗腔體內(nèi)設(shè)置有移動式密封隔斷，將所述實驗腔體分為第一內(nèi)腔和第二內(nèi)腔；