[发明专利]一种支撑剂运移的大尺寸多裂缝模拟装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发研究技术领域，特别涉及一种支撑剂运移的大尺寸多裂缝模拟装置和方法。

背景技术

随着页岩气藏开采规模的不断扩大，水力压裂作为页岩气藏获产以及增产的必要手段之一，发挥着十分重要的作用。由于支撑剂在裂缝中的输送规律是影响支撑剂在裂缝中铺设形态的关键，直接决定了压裂改造的最终效果。因此，研究支撑剂在裂缝中沉降和运移的规律极具必要性。使用最多并且最能客观反映支撑剂在裂缝中输送真实情况的方法是采用窄缝流动物理模拟实验，尤其是大尺寸窄缝实验设备。

现阶段，比较常见的模拟支撑剂运移的实验装置多为单缝或者简单的双缝装置，该类装置不能客观真实的反映支撑剂在网状裂缝中运移规律，因此，由此得出的实验分析数据与实际情况有比较大的出入。而现在引起广泛关注的页岩气储层属于裂缝性致密气藏，地层中存在天然的裂缝网络，水力压裂的过程中，形成的裂缝不是简单的双翼裂缝，而是非常复杂的裂缝网络。因此，有必要对现有装置基础之上提出新的实验设备。

为此，有专利公开了多裂缝模拟实验装置，虽然缩小了模拟实验与实际地层情况之间的差距，但是其还存在缺陷：装置在实验过程中不可控制，具体体现在裂缝的分布形态不可控制，不能对裂缝之间的角度或者整体裂缝形态进行调节，模拟的裂缝形态较为单一。而且更重要的是，即便有个别专利公开了多种裂缝形态，但是其需要重新更换装置部件来实现，十分不便。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种支撑剂运移的大尺寸多裂缝模拟装置，其包括裂缝单元，所述裂缝单元包括主裂缝和设置在所述主裂缝至少一侧的多级分支裂缝，所述主裂缝和至少一条所述分支裂缝之间通过连接部件连接，并且所述连接部件设置有控制阀，用以控制所述主裂缝和至少一条所述分支裂缝之间的连通状态。

根据一个优选实施方式，所述连接部件设置有角度调节器，并且所述角度调节器构成为所述连接部件的一部分，所述主裂缝和所述分支裂缝之间或者各级分支裂缝之间通过所述角度调节器形成不同的连接角度。

根据一个优选实施方式，所述连接部件包括至少一个所述角度调节器，N个角度调节器将所述连接部件划分成N+1段，其中，N≥1且N为整数。

根据一个优选实施方式，所述角度调节器为正n棱柱，n≥5且为整数，并且所述角度调节器的n个侧面之一是固定面，其余侧面为调节面；其中，与所述固定面相邻的两个调节面上设置有安装孔，其余调节面上设置有安装孔和第一窄缝。

根据一个优选实施方式，所述连接部件还包括与所述角度调节器相匹配的调节件，所述调节件为两个片状结构体，所述两个片状结构体可选择地固定在任意两个调节面上，从而调节所述主裂缝和所述分支裂缝或者所述各级分支裂缝之间的连接角度。

根据一个优选实施方式，所述大尺寸多裂缝模拟装置还包括操控单元，所述操控单元与每个所述控制阀连接，并且所述操控单元设置有控制所述控制阀开启或关闭的按键，从而根据所要模拟的裂缝分布形态来开启或关闭相应的控制阀。

根据一个优选实施方式，所述连接部件呈具有两端开口的板状结构，所述连接部件的两端分别连接至所述主裂缝和所述分支裂缝或者两个相邻的分支裂缝，所述连接部件内部形成有缝隙，所述控制阀以紧密贴合的方式设置在所述连接部件的缝隙内。

根据一个优选实施方式，所述控制阀包括阀芯和可调节所述控制阀开启或关闭的手动拨片，其中，所述阀芯设置在所述连接部件的缝隙内，并且所述阀芯沿轴向设置有第二窄缝，所述手动拨片设置在所述连接部件的顶部。

根据一个优选实施方式，所述大尺寸多裂缝模拟装置还包括混砂单元，所述混砂单元包括混砂罐和设置在所述混砂罐底部的混砂三通，所述混砂三通的第一通道大致呈漏斗状，压裂液沿所述第一通道的入口段在泵送装置的作用下流向所述第一通道的射流段，并且所述射流段的口径明显小于所述入口段的口径，从而使得所述压裂液在所述泵送装置的作用下在所述射流段内形成高速射流，进而将流经第二通道的支撑剂送至与裂缝单元连接的第三通道。

根据一个优选实施方式，所述混砂单元还包括调节齿轮。

根据一个优选实施方式，所述连接板呈圆弧形或者直线形或者圆弧形和直线形的结合。

根据一个优选实施方式，所述主裂缝和/或分支裂缝呈折线形、曲线形或直线形。

根据一个优选实施方式，所述主裂缝和所述分支裂缝由两块透明树脂板并行搭置而成，并且所述透明树脂版之间设置有密封圈。

根据一个优选实施方式，所述主裂缝和所述分支裂缝的宽度根据所述密封圈的厚度进行调节。