[发明专利]一种多功能致裂模拟测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种多功能致裂模拟测试系统及方法，能够根据需要选择支路分别进行水力压裂、纯CO₂压裂、改进的CO₂压裂(添加有化学试剂)模拟测试；为了防止化学试剂及压裂液对泵造成腐蚀，分别通过小型活塞容器、大型活塞容器对化学试剂、压裂液进行间接输送，并设计有搅拌容器以使CO₂与化学试剂能有效混合而使其充分溶解；同时为了便于测试压裂液在不同温度条件下的特性，设计有可对压裂液进行加温的加热器；该系统具有判别起裂压力、评价致裂效果的功能，可通过压力表读数变化与声发射监测装置监测的信号变化来判断起裂压力，并通过天平、刻度尺分别用来测量压裂后的破碎岩样的质量、尺寸，进而获得相应的分形维数，而对致裂效果进行评价。

技术领域

本发明属于石油天然气开发技术领域，特别涉及一种多功能致裂模拟测试系统及方法。

背景技术

由于非常规天然气进行直接开采十分困难，通过压裂技术(水力压裂、CO₂压裂)对油气储层进行改造成为最切实有效的手段之一。鉴于压裂技术在油气开采中的重要性，研制一种能分别进行水力压裂、纯CO₂压裂、改进的CO₂压裂(添加有化学试剂)的多功能压裂致裂模拟测试系统，并借助该系统对起裂压力、致裂效果进行系统的研究，就显得尤为重要。现有的压裂致裂模拟测试系统存在功能单一(通常仅能进行水力压裂)、结构复杂等缺点，且在进行CO₂压裂时没有设计相应的化学试剂供应装置，同时由于简化过多而忽略了许多重要的细节问题(如未考虑压裂液以及添加化学试剂对泵的腐蚀)，并且缺乏采用综合手段对致裂效果进行评价的功能，而给压裂致裂试验研究的开展带来极大不便。

发明内容

为了克服上述现有技术功能单一、结构复杂、在进行CO₂压裂时没有设计相应的化学试剂供应装置、由于简化过多而忽略细节问题(如未考虑压裂液及添加化学试剂对泵的腐蚀)、缺乏对致裂效果进行综合评价的功能等缺点，本发明的目的在于提供一种多功能致裂模拟测试系统，能分别进行水力压裂与CO₂压裂，并借助该系统对起裂压力、致裂效果等进行系统的研究。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多功能致裂模拟测试系统，包括一号气瓶1、二号气瓶2、小型盛水容器13和大型盛水容器25，其中一号气瓶1的出口通过一号阀3与过滤器5的入口连接，二号气瓶2的出口通过二号阀4与过滤器5的入口连接，过滤器5与低温浴槽7的入口连接且连接管路上有流量计6，低温浴槽7的出口与搅拌容器19的进气口连接且连接管路上依次设置有一号温度传感器8、一号泵9、一号安全阀10和一号单向阀11；小型盛水容器13设置在一号天平12上，小型盛水容器13通过管道与小型活塞容器16连接且连接管道上依次设置有三号阀14和二号泵15，小型活塞容器16与搅拌容器19的进水口连接且连接管道上依次设置有二号安全阀17和二号单向阀18；搅拌容器19中部的采样口通过管道与岩样室36连接且连接管道上依次设置有一号加热器20、二号温度传感器21、一号压力表22和四号阀23；大型盛水容器25设置在二号天平24上，大型盛水容器25通过管道与与大型活塞容器28连接且连接管道上依次设置有五号阀26和三号泵27，大型活塞容器28与岩样室36连接且连接管道上依次设置有三号安全阀29、三号单向阀30、二号加热器31、三号温度传感器32、二号压力表33和六号阀34，岩样室36位于三轴加载装置37上，三轴加载装置37上布置有声发射监测装置38。

本发明设置有多个气瓶，可根据需要灵活的选择气瓶即一号气瓶1、二号气瓶2的接入数量，同时气瓶口向下倾斜固定放置，便于CO₂气体更好的保存并液化输出。

所述过滤器5为气体过滤器，其目的是为了除去原始CO₂中混杂的杂质，提纯获得高精度CO₂。

所述四号阀23后的管道与六号阀34后的管道并联后与岩样室36连接，且连接管道上设置四号温度传感器35。