[发明专利]一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法

说明书

本申请提供了一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法，包括：供液系统和裂缝系统和压力控制器；供液系统包括：清水罐、螺杆泵及配液罐；裂缝系统包括：可视化裂缝模型，压力计及图像数据处理装置；压力控制器设置在螺杆泵与可视化裂缝模型之间的管路上；螺杆泵将清水罐或配液罐中的液体泵入可视化裂缝模型；压力计测量可视化裂缝模型的压降；图像数据处理装置用来记录可视化裂缝模型中液体的流态变化及暂堵材料运移情况；压力控制器用于根据管路中的压力控制螺杆泵泵出液体的液压。目的在于实现观察不同形态、不同浓度、不同配比的暂堵材料在粗糙迂曲裂缝内及不同性质的流体中的运移状态，从而更精确地控制用暂堵材料进行压裂液造缝。

技术领域

本申请涉及油气田开发水力压裂技术领域，具体为一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法。

背景技术

可降解暂堵材料压裂转向技术是用可降解纤维封堵已经形成的水力裂缝，提高井底静压力，在另一位置或另一方向开启新裂缝，实现在段内多位置或多方向形成树立裂缝，同时，可降解纤维进入裂缝后，可以对裂缝中的已有裂缝实施暂堵，而转向其他方向形成裂缝或使其他方向已有裂缝扩张延伸，从而提高改造体积，改善压裂效果。可降解纤维可以在储层温度条件下降解返排，对储层无伤害。可降解暂堵材料在裂缝中随着流体的运动规律将决定缝网扩张延伸情况，进而决定整个水力压裂施工的效果，故需要对可降解暂堵材料在裂缝中随着流体的微观运动状态进行深入了解，研究不同形态、不同浓度、配比、粒径的暂堵材料在粗糙迂曲裂缝内及不同性质流体中的运移状态和架桥规律，从而更精确的控制压裂液造缝。

国内外关于暂堵材料运移与展布评价实验研究主要集中在大型物模水力压裂实验上，裂缝内暂堵材料运移规律的研究多侧重数模，可视化裂缝模型较少，且可视化裂缝模型主要集中在平直压裂裂缝方面，针对复杂裂缝暂堵材料运移与展布的评价研究相对较少，或是仪器的裂缝形态与尺度相对固定，无法研究裂缝形态以及尺度变化对暂堵材料运移与展布的影响。

发明内容

本申请提供了一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法，以至少解决现有技术中可视化裂缝上形态与尺度的缺陷的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种颗粒运移规律可视化的实验装置，包括：供液系统和裂缝系统和压力控制器13；供液系统包括：清水罐10、螺杆泵5及配液罐4；裂缝系统包括：可视化裂缝模型1，压力计2及图像数据处理装置；压力控制器13设置在螺杆泵5与可视化裂缝模型1之间的管路上；螺杆泵5将清水罐10或配液罐4中的液体泵入可视化裂缝模型1；压力计2测量可视化裂缝模型1的压降；图像数据处理装置用来记录可视化裂缝模型1中液体的流态变化及暂堵材料运移情况；压力控制器13用于根据管路中的压力控制螺杆泵5泵出液体的液压。实现了液体在装置内的流动和循环。

在一个实施例中，可视化裂缝模型1为密封腔，密封腔中相对的两个面为透明树脂面，所述透明树脂面的内表面为粗糙面，可视化裂缝模型的透明树脂粗糙面由真实岩心三轴水力压裂压开裂缝面，用透明树脂3D打印而成，还原了裂缝的真实情况，较好地保留裂缝粗糙度的同时还确保了可视度。

在一个实施例中，两个透明树脂面平行设置，目的在于模拟岩石裂缝状态。

在一个实施例中，图像数据处理装置，由光源17、摄像头18及图像采集处理器19组成；光源17及摄像头18分别置于透明树脂面的两侧；光源17用于照射可视化裂缝模型1内的液体；图像采集处理器19对摄像头18拍摄的图像进行处理，得到可视化裂缝模型1内的液体的流态变化和暂堵材料的运移情况。

在一个实施例中，螺杆泵5与可视化裂缝装置之间的管路上还设置有管路可视化窗口14，实现了管道内溶液的可视化，观测溶液中的暂堵材料是否混合均匀。

在一个实施例中，可视化裂缝模型1的出口端连接至所述配液罐4，这样就可以使该装置形成一个可循环系统。

在一个实施例中，配液罐4上方设置有搅拌装置15，用于将添加剂与溶液搅拌到一起混合均匀。