[發明專利]一種高溫高壓壓裂試驗裝置

在審

• 申請號: 202110371578.8
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113092280A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 趙國凱;郭印同;曾義金;常鑫;王磊;周俊;郭武豪;張曉宇;楊涵志;畢振輝;應琪祺;楊春和
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/12
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 陳沖

本發明公開了一種高溫高壓壓裂試驗裝置。將電阻絲設置在側部導熱板、頂部導熱板、底部導熱板中，由側部導熱板、頂部導熱板和底部導熱板圍成試樣區域，將壓裂試樣放置在試樣區域中。通過控制電阻絲兩端的電壓，可以根據試驗的高溫需求，按照一定的速率加溫試樣，并達到預定溫度。在裝置殼體的內壁還有保溫隔熱層，既能保證維持試樣所需的高溫狀態，又可有效降低周圍的環境溫度，能夠模擬深部油氣儲層在高溫、高壓等復雜地質條件下壓裂縫的起裂，可研究不同類型致密儲層在不同溫度及壓力條件下的水力壓裂裂縫起裂及擴展機制。

技術領域

本發明涉及深地工程中非常規致密儲層改造技術領域，如深層頁巖氣儲層、致密砂巖儲層及干熱巖人工儲留層等，提出了一種高溫高壓壓裂試驗裝置。

背景技術

近年來，全球非常規油氣勘探開發進入活躍期，隨著社會對清潔能源需求的不斷擴大以及天然氣價格的不斷上漲，非常規油氣資源成為全球油氣資源勘探開發的新亮點。我國非常規油氣勘探開發經過10年攻關，已經獲得了戰略性突破，非常規油氣產量占油氣總產量的22％。由于頁巖儲層物性差且滲透率極低，需要水力壓裂在儲層中形成復雜的裂縫網絡，產生高滲透路徑，即提高改造體積，從而達到增產的目的，而人工壓裂造縫是進行致密油氣儲層開發必要的手段和途徑。另外，在川東北、新疆順北油氣田等超深縫洞性碳酸鹽巖油氣藏及干熱巖地熱能等領域同樣需要水力壓裂來達到高效開發的目的。水力壓裂改造技術是一個十分復雜的物理過程，現場水力壓裂所產生的壓裂裂縫的形態難以直接觀察，人們往往只能借助于建立在種種假設和簡化條件基礎上的數值模型進行分析。室內水力壓裂物理模擬是認識裂縫擴展機制的重要手段，通過模擬儲層條件下的水力壓裂試驗，可以對裂縫起裂、擴展及延伸的實際物理過程進行監測，并對形成的壓裂縫進行直接觀察。這對于正確認識特定層位水力裂縫擴展的機理，并在此基礎上建立更實際的數值模型具有重要的意義。因此，探索和開發能夠滿足深層致密儲層壓裂縫起裂及擴展演化過程的研究手段，是目前壓裂造縫機制研究需要突破的關鍵技術難題。

隨著致密油氣儲層由中淺層向深層開發，所遇地層溫度及應力條件逐漸增大，研發一套針對深層非常規致密儲層在高溫、高壓等復雜地質條件下的壓裂試驗系統，對于深入揭示深部油氣儲層高地應力、高地溫環境下，不同儲層類型壓裂縫的起裂及擴展機制、影響因素和復雜縫演化規律具有重要的作用。

發明內容

本發明通過提供一種高溫高壓壓裂試驗裝置，實現了能夠模擬深部油氣儲層在高溫、高壓等復雜地質條件下壓裂縫的起裂的技術效果。

本發明提供了一種高溫高壓壓裂試驗裝置，包括：側部導熱板、頂部導熱板、底部導熱板、側部加載桿、頂部加載桿、保溫隔熱層、裝置殼體及控制器；所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板圍成試樣區域；所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板均在所述裝置殼體中；在所述裝置殼體的上壁和側壁均有通孔；所述頂部加載桿穿過所述裝置殼體上壁的通孔與所述頂部導熱板的外壁接觸；所述側部加載桿穿過所述裝置殼體側壁的通孔分別與所述側部導熱板的外壁接觸；所述保溫隔熱層設置在所述裝置殼體的內壁；在所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板中均有電阻絲；所述控制器與所述電阻絲的兩端電性連接。

進一步地，所述電阻絲均勻分布在所述側部導熱板、所述頂部導熱板、所述底部導熱板中。

進一步地，所述側部加載桿和所述頂部加載桿均為水浴壓頭，在所述壓頭的外側套設中空環形套筒；在所述中空環形套筒上有進水口和出水口。

進一步地，還包括：測溫部件；在所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板上有通孔；所述測溫部件的測溫端分別穿過所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板上的通孔；所述測溫部件的測溫端分別與所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板的內壁齊平；所述測溫部件的溫度輸出端與所述控制器的信號輸入端通信連接。

進一步地，在所述側部導熱板、所述頂部導熱板和所述底部導熱板的外壁有隔熱墊片。

進一步地，所述隔熱墊片的材質為石英。