[发明专利]一种二氧化碳携带支撑剂的试验系统及方法

说明书

本发明涉及一种二氧化碳携带支撑剂的试验系统及方法。系统包括依次连接的储存装置、增压装置、支撑剂添加装置、观察装置、过滤分离装置和反压装置；支撑剂添加装置与观察装置之间还设有转接装置；观察装置包括第一观察管和第二观察管，第一观察管的进口端与转接装置的固定出口端相连，第二观察管的进口端与转接装置的活动出口端相连，第一观察管和第二观察管的出口端均与过滤分离装置的进口端相连接。本试验系统解决了现有技术中仅能从单一角度模拟支撑剂传输特性的缺陷，提高了系统的准确性。本试验方法，模拟和观察了不同尺寸和类型的支撑剂在不同角度下的运动形态，为现场压裂的不规则缝网中，支撑剂的流动规律，提供了参考。

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及一种二氧化碳携带支撑剂的试验系统及方法。

背景技术

随着经济的发展，我国对油气的需求量急剧增加，常规石油和天然气资源已不能满足我国经济发展的需求，因此寻找新能源已迫在眉睫。非常规油气资源储量大、分布集中、开发潜力巨大，是常规油气的重要接替资源，加大非常规油气资源的开发对加快我国能源结构转变、实现经济持续增长具有重大战略意义。

由于我国非常规油气资源具有成藏类型多样、低孔、低渗的特点，因此对于非常规油气开发，主要采用压裂方式改造油气储层，当油气储层产生许多裂缝后，加入支撑剂充填，提高储层的渗透能力，使非常规油气的开采更加高效。大规模水力压裂是目前最常用的储层改造技术，但其存在水资源消耗、水系统污染和地震诱发等危害。除此之外，还会引起黏土矿物膨胀软化以及微纳孔缝中的水锁效应，均导致储层渗透性损伤。

超临界二氧化碳(SC-CO₂)作为一种新型清洁高效的压裂液，具有保护储层、改善储层渗透率以及易返排等诸多优点，其在开发页岩气和致密气等非常规油气上具有巨大优势。同时，超临界二氧化碳压裂会产生更加复杂的缝网。然而，低粘度超临界二氧化碳的低携砂性会导致缝网中支撑剂的密度过低或不均，使得裂缝导流能力更多地依托于裂缝的自我支撑能力。微纳米支撑剂具有颗粒小，易携带的特点，能进入到更小，更复杂的缝隙里。因此考虑使用微纳米支撑剂可以更好地解决该问题。然而目前对于微纳米支撑剂在超临界二氧化碳中传输特性的研究较少。所以，研究超临界二氧化碳对于微纳米支撑剂的传输特性对非常规油气开采效率至关重要。

CN 102704922 A的发明专利中，公开了一种超临界二氧化碳携砂流动机理研究实验装置，该装置主要由液态二氧化碳储罐、高压泵、加热系统、稳压罐、流量计、裂缝模拟系统、过滤分离器、卸压器、背压阀和冷却系统依次用管线连接构成密闭的高压环路。该装置通过模拟地层高温、高压条件，来观察和记录支撑剂自由沉降的过程，得出支撑剂在超临界二氧化碳中的自由沉降规律。然而，在实际现场条件下，超临界二氧化碳压裂会产生更加复杂，角度不一的缝网，该装置仅能模拟在单一角度下支撑剂的传输特性，观察的图像数据单一，得到的规律明显不全面，难以代表实际现场中超临界二氧化碳携带支撑剂的流动规律。

CN 110261060 A的发明专利中，公开了一种超临界二氧化碳室内携砂实验装置及方法，该装置包括超临界二氧化碳泵、支撑剂添加装置、可视化观察装置和砂气分离装置；其中，超临界二氧化碳泵的出口端连接支撑剂添加装置的入口端，支撑剂添加装置的出口端连接可视化观察装置的入口端，可视化观察装置的出口端连接砂气分离装置的入口端。该装置可直观的观察超临界二氧化碳在裂缝面中的支撑剂分布形态和传输特点。但该装置仍然只能模拟在单一角度下支撑剂的分布形态和传输特性，也难以代表实际现场中超临界二氧化碳携带支撑剂的流动规律。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种二氧化碳携带支撑剂的试验系统，以解决现有技术中仅能从单一角度模拟支撑剂传输特性的缺陷，还可以进一步提高试验系统的准确性。本发明的目的之二在于提供一种二氧化碳携带支撑剂的试验方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二氧化碳携带支撑剂的试验系统，包括依次连接的二氧化碳储存装置、增压装置、支撑剂添加装置、可视化观察装置、过滤分离装置和反压装置；