[发明专利]一种模拟裂缝闭合与滤失的可视化裂缝装置及其工作方法

说明书

一种模拟裂缝闭合与滤失的可视化裂缝装置及其工作方法，包括通过压裂总管线连接成循环回路的可视化裂缝模拟平板、压裂液泵、压裂液罐，以及通过支管线连入压裂液罐的出料口和压裂液泵之间的压裂总管线的混砂液罐，裂缝模拟平板外部为长方体容器，内部由两块平板分隔形成三层，平板之间为模拟压裂裂缝，平板与长方体容器的器壁之间为储层模拟空间，平板的外表面上具有应力模拟驱动装置，平板的壁面上具有多个滤失孔眼，长方体容器的出液口位于储层模拟空间的底部并于压裂液罐的循环进料口连接；井筒的一端与压裂总管线连接，另一端位于压裂裂缝内部，表面分布射孔孔眼。该装置完善了滤失功能，实现裂缝闭合与重新开启，提高实验结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种模拟可视化裂缝装置，属于油气田开发技术领域。

背景技术

水力压裂是一种非常复杂的油气井增产改造工艺。水力压裂增产原理为，利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将压裂液泵入井内，在井底憋起高压。当泵注压力克服井壁附近地应力达到岩石抗张强度后，会在井底产生裂缝；接着泵入压裂液与支撑剂的混合液，利用支撑剂的支撑作用防止裂缝完全闭合，在地层中形成具有导流能力的一定长度的填砂裂缝，提供储层流体渗流通道。压裂用支撑剂通常为粒径为0.1～1.5mm的石英砂或陶粒颗粒。若该渗流通道能形成远高于储层渗流能力的高导流能力是增产的关键。而裂缝的导流能力取决于支撑剂粒径、密度等物理性质以及支撑剂在裂缝中形成的充填形态(砂堤)。因为如果裂缝中无支撑剂充填，在储层闭合应力的作用下裂缝将快速闭合成为无效裂缝，所以支撑剂在裂缝内的沉降速度及最终的铺置状态对压裂增产效果影响较大。

专利号为ZL201210038946.8的发明专利中提出了一种模拟支撑剂在裂缝中铺置的实验装置，考虑了在不同裂缝宽度、裂缝壁面系数、砂比、裂缝内摩阻等方面下支撑剂在人工裂缝中的铺置情况。但未给出裂缝闭合后支撑剂在裂缝壁面的嵌入及挤压破碎与裂缝失效情况的模拟。而实际石油开采中，往往会遇到初始压裂无效或失效而需要重复进行压裂的情况，需要针对同一储层进行再次或者2次以上的压裂，以期在因储层初始应力状态改变而可能诱导产生新的裂缝，从而提高生产能力。另外，实际操作中不可避免存在部分压裂液透过裂缝渗透到储层，而支撑剂则在裂缝中运移和沉降，但该文件中携砂液由混砂液罐泵入裂缝，再由裂缝回到混砂液罐形成循环回路，这种循环回路与实际压裂施工情况不一致，而且存在支撑剂离开裂缝返回到混砂液罐的情况，其测定模拟的支撑剂在储层中的铺置规律与实际有出入。

发明内容

针对现有技术不能模拟重复压裂、实验结果不够准确，本发明提供一种模拟裂缝闭合与滤失的可视化裂缝装置及其工作方法。

本发明的技术方案：

一种模拟裂缝闭合与滤失的可视化裂缝装置，其特征在于包括可视化裂缝模拟平板、压裂液泵、压裂液罐和混砂液罐，压裂液罐的出料口、压裂液泵、可视化裂缝模拟平板以及压裂罐的循环进料口通过压裂总管线连接成循环回路，所述混砂液罐通过支管线连入所述压裂总管线，所述支管线的一端连接混砂液罐的出料口，另一端连入所述压裂液罐的出料口和压裂液泵之间的压裂总管线；

所述可视化裂缝模拟平板的外部为透明的长方体容器，内部由两块透明的平板分隔形成三层，至少一块所述平板的壁面上具有多个滤失孔眼，其中平板之间为模拟压裂裂缝，具有滤失孔眼的所述平板与所述长方体容器的器壁之间为储层模拟空间，长方体容器的出液口位于储层模拟空间的底部并与所述压裂液罐的循环进料口连接，所述平板的外表面上具有应力模拟驱动装置；

还包括进料的井筒，所述井筒一端通过所述压裂总管线连接于所述压裂液泵，另一端位于所述压裂裂缝内部，所述井筒在裂缝内部的表面分布射孔孔眼。

所述长方体容器的出液口与所述压裂液罐的循环进料口之间的所述压裂总管线上具有排液泵。

所述压裂液罐和混砂液罐的出料口分别具有开关。