[发明专利]裂缝内支撑剂运移规律可视化实验装置及方法

权利要求书

1.一种裂缝内支撑剂运移可视化实验装置，其特征在于，包括井筒模拟单元、裂缝模拟单元和地层模拟单元，

所述裂缝模拟单元包括两块对置的透明板，所述两块透明板之间设置有裂缝，所述裂缝的形态模拟真实的待测岩板裂缝；

所述井筒模拟单元连接在所述裂缝模拟单元的一端，设置有与所述裂缝连通的压裂液注入口通道，所述压裂液中携带有支撑剂；所述地层模拟单元连接在裂缝模拟单元的另一端，设置有与所述裂缝连通的压裂液排出口通道。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述裂缝模拟单元由以下方式制得：

以三维激光扫描待测岩板裂缝；利用得到的扫描数据进行三维建模；3D打印出裂缝面模具；浇筑得到中间夹设所述裂缝的两块透明板。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述两块透明板之间还设置有支撑框架和垫片，通过螺栓将所述两块透明板、支撑框架和垫片进行固定，通过更换不同厚度的垫片调节所述裂缝的宽度。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述支撑框架和垫片均为中空的框架结构，所述支撑框架在所述裂缝模拟单元的一端和另一端均设置有开口。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述压裂液注入口通道设置在所述井筒模拟单元的上侧，所述井筒模拟单元的下侧设置有与所述裂缝连通的余液排出口通道。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述压裂液注入口通道连接有螺杆泵及液罐，用于通过所述螺杆泵及液罐往所述裂缝内泵入携带支撑剂的压裂液。

7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述裂缝模拟单元设置有压力传感器，所述压力传感器设置在与所述裂缝与所述压裂液注入口通道的连通处和所述裂缝与所述压裂液排出口通道的连通处对应的位置，用于记录压力情况。

8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，还包括摄像机，用于对准所述裂缝模拟单元进行摄像。

9.一种裂缝内支撑剂运移可视化实验方法，其特征在于，包括：

选取待模拟地层的岩板，利用三维激光扫描仪对岩板裂缝表面进行扫描，获取岩板裂缝面的三维数据；

利用计算机对岩板裂缝面三维数据进行建模，通过3D打印技术打印出岩板裂缝面模具以及浇筑盒，用透明树脂浇筑出两块透明树脂缝板；

组装包括井筒模拟单元、裂缝模拟单元和地层模拟单元的实验装置；

将携带支撑剂的压裂液泵入所述井筒模拟单元，以使携带支撑剂的压裂液通过所述裂缝模拟单元后，从所述地层模拟单元的压裂液排出口流出；

通过高速摄像机实时记录所述支撑剂在裂缝中的铺置及运移，并通过压力传感器记录裂缝模拟单元入口端和出口端的压力。

10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于，所述压裂液的实验泵入排量根据现场施工排量确定，公式如下：

Qe=Qf2×hf×wf×(he×we)]]>

式中：Q_e为实验泵入排量，m³/min；Q_f为现场施工排量，m³/min；h_f为现场施工裂缝高度，m；h_e为裂缝模拟单元的裂缝高度，m；w_f为现场施工裂缝裂缝宽度，mm；w_e为裂缝模拟单元的裂缝宽度，mm。