[发明专利]模拟复杂缝网内支撑剂运移的可视化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟装置，尤其涉及一种用于水力压裂过程中模拟复杂缝网内支撑剂运移的可视化实验装置。

背景技术

页岩储层低孔、低渗，层理、天然微裂缝发育，以常规开采手段难以实现其高效开发。水平井多级压裂技术可以形成复杂裂缝网络，增大储层改造体积，大幅提升气井产量及气藏采收率，尤其是页岩储层滑溜水压裂技术，以大规模、高排量等特征，能更有效的提高水力裂缝网络复杂程度，增大储层改造体积（SRV）。然而，复杂的裂缝网络及滑溜水携砂能力低均给页岩储层改造裂缝网络的有效支撑带来巨大影响，严重的降低了有效储层改造体积（ESRV）和裂缝导流能力。因此，研究复杂缝网内支撑剂运移规律，对于实现页岩储层水力压裂复杂裂缝网络的有效支撑，提高裂缝导流能力具有重要的意义。

目前对于裂缝内支撑剂运移模拟测试装置，明显存在以下的不足与缺点：

（1）不能模拟天然裂缝对裂缝内支撑剂运移的影响；

（2）不能模拟储层层理裂缝对裂缝内支撑剂运移的影响；

（3）不能模拟分簇射孔压裂时，裂缝内支撑剂的运移规律；

（4）“工厂化”压裂过程中，相邻井间的段间干扰对于支撑剂运移的流动影响不容忽视，没有模拟这一过程就不能真实反应多井压裂时支撑剂运移的真实情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种模拟复杂缝网内支撑剂运移的可视化实验装置。本发明能够较真实的模拟复杂裂缝网络内支撑剂运移规律，探索滑溜水压裂支撑剂流动机理，用以指导页岩储层水力压裂过程中采用合理的施工排量、加砂模式，提高有效储层改造体积（ESRV）和裂缝导流能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模拟复杂缝网内支撑剂运移的可视化实验装置，其特征在于：包括供液及混砂系统、泵注系统、管路输送系统、可视化裂缝网络系统、循环液处理系统、数据采集系统和控制系统，供液及混砂系统的出口通过管路输送系统与泵注系统的入口连接，泵注系统的出口通过管路输送系统与可视化裂缝网络系统的入口连接，可视化裂缝网络系统出口通过管路输送系统与循环液处理系统的入口连接，循环液处理系统的出口通过管路输送系统与泵注系统的入口连接，用于采集数据的数据采集系统与控制系统连接。

所述可视化裂缝网络系统包括垂直主裂缝和连接裂缝，垂直主裂缝为平行设置的两条，连接裂缝设置在两条垂直主裂缝之间且分别与两条垂直主裂缝连通，垂直主裂缝上设置有模拟入口和模拟出口。

所述连接裂缝包括两条水平层理缝和两条垂直天然裂缝，两条垂直天然裂缝与两条主裂缝连接角度分别为90°和45°，两条水平层理缝与主裂缝垂直相交，且两条水平层理缝垂向高度不同。

所述垂直主裂缝包括两张相互平行设置的透明平板，两侧密封，两端设置为模拟入口和模拟出口。

所述连接裂缝包括两张相互平行设置的透明平板，两侧密封，两端与垂直主裂缝连通。

所述供液及混砂系统包括并联设置的混砂罐和辅液罐，泵注系统包括注入泵，混砂罐、辅液罐的出口分别与注入泵的入口连接，注入泵的出口与模拟入口连接，模拟出口与循环液处理系统的入口连接，循环液处理系统的出口分别与混砂罐、辅液罐的入口连接。

所述数据采集系统包括流量计、数显压力表和高频摄像机，流量计、数显压力表、高频摄像机通过数据电缆均与控制系统连接，流量计设置在注入泵和可视化裂缝网络系统之间的管线上，数显压力表和高频摄像机分别与可视化裂缝网络系统连接，高频摄像机用于记录支撑剂在可视化裂缝网络系统中的情况。

所述管路输送系统包括电磁阀、入口阀门、放空阀门、出口阀门、循环液阀门和管线，电磁阀设置在混砂罐、辅液罐与注入泵连接的管线上，入口阀门设置在流量计和可视化裂缝网络系统之间的管线上，放空阀门连接在主裂缝底部且与控制系统连接，出口阀门设置在可视化裂缝网络系统和循环液处理系统之间的管线上，循环液阀门设置在循环液处理系统与混砂罐、辅液罐连接的管线上。

采用本发明的优点在于：

一、本发明与现有技术相比，具有以下的优势：（1）可以模拟天然裂缝对支撑剂运移的影响；（2）可以模拟水平层理缝对支撑剂运移的影响；（3）可以模拟邻井间段间距、单井簇间距对支撑剂运移的影响；（4）可以模拟不同支撑剂浓度、施工排量及支撑剂组合对裂缝内支撑剂运移及沙堤展布形态的影响。

二、本发明原理可靠，测试准确，便于观察，能较真实的反映页岩储层大尺度裂缝网络展布形态。