[发明专利]低渗储层动态携砂扩缝测试装置

说明书

一种低渗储层动态携砂扩缝动态测试装置，通过模拟在水力压裂过程中实际动态携砂过程，提供了一种监测低渗储层动态携砂扩缝过程并测量裂缝动态导流能力的系统装置，实验装置由供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统组成。本发明装置不仅可以实时监测压裂过程中支撑剂携砂扩缝过程，还能够实现在不同闭合压力下更为真实地模拟出在页岩气储层在水力压裂过程中由于支撑剂的作用引起的裂缝导流能力的变化情况，并计算出相应的裂缝导流能力值。本发明可操作性强、结构严谨，既能实时监测压裂过程中支撑剂携砂扩缝过程，又能准确地测量出动态携砂过程中裂缝导流能力的真实值。

技术领域

本发明装置属于非常规能源开发技术领域，在设置上不仅可以实现常规裂缝导流能力测试，经特别设计，还可在不同时段下进行低渗储层裂缝动态扩缝能力测试，并实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程，是可以评价在压裂液和岩样共同作用下，低渗储层动态携砂扩缝能力的一种测试装置。

背景技术

页岩气储层具有低孔低渗的特点，所以在页岩气开发过程中，水力压裂是页岩气增产重要措施和关键手段。通过水力压裂技术对储层进行压裂改造，产生裂缝网络，因此裂缝导流能力是衡量水力压裂改造效果的一个很重要的指标。同时在压裂过程中，携砂运移时支撑剂的合理充填以及支撑剂自身性能对于后期控缝稳缝起着关键作用，而压裂液的黏度等性能则会直接影响支撑剂的运移规律，通过实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程可优选出合适的支撑剂和压裂液，因此研究低渗储层动态携砂扩缝过程对提高页岩气产量具有重大意义。

现有技术中的裂缝导流能力装置，一般是在两块刚性岩心钢板预先放上一些支撑剂，然后向岩心施加闭合压力使得支撑剂受压，测量时，通过调节不同的闭合压力，结合测量得到的流体在入口和出口的压力差并测量出这一过程流体的流量，最后根据达西定律计算得到模拟不同地层压力下的裂缝导流能力。该实验方法未考虑压裂液体系与岩样的相互作用，只可用来评价支撑剂性能。

在实际对非常规能源储层进行压裂时，岩层和现有技术采用的刚性岩心钢板是不同的，岩层与支撑剂之间会有相互嵌入的过程，这个过程会使得裂缝的宽度下降，从而降低裂缝的导流能力。且支撑剂初始时也不是预先放置在岩心上，而是采用高压泵泵入到岩心去的，岩层和支撑剂之间有着一个相互影响的动态过程。所以采用现有技术则不能很好的与实际水力压裂过程中的携砂过程相吻合，其测得的裂缝导流能力与真实情况的数据也会有一定差距。而且现有技术只是通过测量裂缝导流能力来优选出合适的支撑剂，并不能实时监测低渗储层的动态携砂扩缝过程。本发明装置考虑岩样与压裂液体系相互作用，实时监测不同闭合压力下储层的动态扩缝能力。

发明内容

本发明旨在提供一种在不同时段下对裂缝导流能力进行测量的装置，由于模拟环境更接近现场压裂情况，所以更能真实反映出裂缝实际导流能力，以解决现有技术中测量数据不精准的问题。同时可根据位移计读数变化来反映出裂缝宽度变化，从而实时监测低渗储层动态携砂扩缝过程，并通过实时监测出砂量来评价压裂液和支撑剂的性能。

本发明测量裂缝动态导流能力的实验装置，包括供气系统、注入系统、模型系统、闭合压力控制系统、计量系统和背压控制系统，各系统的组成和连接如下：

所述供气系统包括氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀；氮气瓶、三号压力表、减压阀和二号隔膜阀依次从左至右串联在管路上，最后通过二号隔膜阀与注入系统和模型系统的管路相连接在一起。

所述注入系统由注入泵、过滤器、一号三通阀、二号三通阀、一号压力表、一号隔膜阀、二号压力表、中间容器、混砂搅拌容器和一号截止阀组成；注入泵在过滤器的上方，注入泵通过一号三通阀和三号三通阀分别和中间容器与混砂搅拌容器相连接，在中间容器上方通过二号三通阀与一号压力表相连接，在中间容器上方的二号三通阀与模型系统之间的管路上接入一号截止阀；在与模型系统相连接的管路上接入了二号压力表，一号隔膜阀接在二号压力表和混砂搅拌容器之间的管路上。