本實(shí)用新型涉及油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬體積壓裂劈型縫縫內(nèi)支撐劑輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，是一個(gè)頁(yè)巖氣滑溜水壓裂產(chǎn)生人工裂縫后，模擬支撐劑在劈型裂縫內(nèi)輸送的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著近幾年美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的突破，使得美國(guó)天然氣產(chǎn)量大幅度提高，一度改變了世界的能源格局。借鑒美國(guó)頁(yè)巖氣的成功開(kāi)發(fā)模式，我國(guó)也抓緊了頁(yè)巖氣資源的開(kāi)發(fā)力度。但由于頁(yè)巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性很強(qiáng)，沒(méi)有兩塊頁(yè)巖是完全相同的，復(fù)制美國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)模式實(shí)踐證明是不行的。因此，掌握適合我國(guó)頁(yè)巖儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)于我國(guó)陸相頁(yè)巖氣資源的有效開(kāi)發(fā)是必須的。

水力壓裂技術(shù)是開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的核心技術(shù)。水力壓裂的目的是在儲(chǔ)層中形成網(wǎng)絡(luò)狀的填砂裂縫，以降低井底附近地層的滲流阻力和改變流體的滲流狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的體積改造。為了使壓開(kāi)的網(wǎng)狀裂縫在施工結(jié)束后不完全閉合且具有較高的導(dǎo)流能力，必須用支撐劑將壓開(kāi)的裂縫支撐起來(lái)。但實(shí)際壓力中，由于壓裂液粘度、支撐劑本身重力以及儲(chǔ)層地質(zhì)條件的限制，常會(huì)出現(xiàn)支撐劑在井筒附近、裂縫底部等部位快速沉積，而裂縫的頂端、較遠(yuǎn)處以及次生的網(wǎng)狀裂縫中支撐劑填充較少，或出現(xiàn)無(wú)砂區(qū)，最終導(dǎo)致有效鋪砂區(qū)域減少，或出現(xiàn)充填支撐劑少、導(dǎo)流能力低等現(xiàn)象。因此，研究支撐劑在人工裂縫中的鋪置運(yùn)移規(guī)律和分布方試就顯得特別有意義。然而，筆者調(diào)研了國(guó)內(nèi)外模擬支撐劑運(yùn)移鋪置方面的實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)現(xiàn)，目前基本都是基于大型可視化平行平板裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但實(shí)際壓裂中，由于慮失和地應(yīng)力差異，所形成的裂縫并不是平行的，更多的是類(lèi)似于劈型的網(wǎng)狀裂縫，即近井筒段裂縫寬度大，而裂縫根端縫寬明顯變窄，尤其對(duì)于分支縫，這種現(xiàn)象更加明顯。因而，繼續(xù)使用這種平行的平板裂縫模型并不能真實(shí)的模擬頁(yè)巖壓裂中支撐劑的輸送。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)裝置的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種模擬體積壓裂劈型縫縫內(nèi)支撐劑輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，采用改變兩平板之間所夾的墊圈的形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)這種劈型縫，同時(shí)，在裝置進(jìn)口端處還設(shè)置了四個(gè)射孔管道，用來(lái)模擬不同孔徑、孔密和進(jìn)口端下支撐劑在劈型管道中的沉降和運(yùn)移情況，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工制造，對(duì)于模擬頁(yè)巖氣壓裂中支撐劑在劈型縫中的鋪置運(yùn)移規(guī)律很有意義，適宜推廣使用。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種模擬體積壓裂劈型縫縫內(nèi)支撐劑輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓裂液進(jìn)口端1，壓裂液進(jìn)口端1上并聯(lián)有多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支管道且分別通向各自的劈型縫裝置4-1，每個(gè)分支管道上均安裝有流量計(jì)2-1，分支管道連通模擬井筒8，模擬井筒8的出口并聯(lián)多個(gè)射孔模擬裝置9，射孔模擬裝置9包括模擬射孔管道6，模擬射孔管道6進(jìn)口段安裝有閥門(mén)3，模擬射孔管道6兩端安裝有壓差傳感器5，射孔模擬裝置9的出口連通劈型縫裝置4-1，每個(gè)劈型縫裝置4-1的出口均匯總到出液管道7。

所述的劈型縫裝置4-1包括與射孔裝置直接相連的裂縫起始端4-1-1和裂縫終止端4-1-2，劈型的程度用劈型角c來(lái)衡量。

所述的裂縫起始端4-1-1縫寬為a，裂縫終止端4-1-2縫寬為b，a>b，其中b要大于所用支撐劑平均粒徑的3倍及以上。

本實(shí)用新型裝置的有益效果是：

目前國(guó)內(nèi)外研究壓裂中支撐劑運(yùn)移和鋪置規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置基本都是基于可視化平板裝置，但實(shí)際壓裂中形成的儲(chǔ)層并不是平行等間距的，大多可能都是井筒附近裂縫較寬而離井筒較遠(yuǎn)處裂縫較窄，類(lèi)似于劈型。針對(duì)以上問(wèn)題，尤其缺少必要的設(shè)備。本實(shí)用新型模擬體積壓裂劈型縫縫內(nèi)支撐劑輸送的實(shí)驗(yàn)裝置同樣采用可視化透明玻璃，但是裂縫兩端的縫寬不同，形象的模擬了實(shí)際壓裂中縫寬由大變小時(shí)，支撐劑在其中的輸送規(guī)律，借此裝置可研究壁面、支撐劑粒徑、砂比、裂縫劈型程度、裂縫進(jìn)口寬度等對(duì)支撐劑沉降和運(yùn)移的影響；通過(guò)設(shè)置另外幾組劈型裝置，主要是為了形成對(duì)比；最后，通過(guò)在裂縫的進(jìn)口端設(shè)置外徑不變、內(nèi)徑可變的多個(gè)有機(jī)玻璃射孔管道，且各射孔管道之前均安裝開(kāi)關(guān)，可模擬攜砂液進(jìn)入套管射孔孔道后的各種情況，以及孔密、孔徑和射孔位置對(duì)支撐劑輸送的影響。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工制造，對(duì)于模擬頁(yè)巖氣壓裂中支撐劑在劈型縫中的鋪置運(yùn)移規(guī)律很有意義，適宜推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2A為劈型縫裝置4-1三維圖。

圖2B為劈型縫裝置4-1俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)論述。

如圖1所示，一種模擬體積壓裂劈型縫縫內(nèi)支撐劑輸送的實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓裂液進(jìn)口端1，壓裂液進(jìn)口端1上并聯(lián)有多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支管道且分別通向各自的劈型縫裝置4-1，每個(gè)分支管道上均安裝有流量計(jì)2-1、2-2、2-3等等，分支管道連通模擬井筒8，模擬井筒8的出口并聯(lián)多個(gè)射孔模擬裝置9，射孔模擬裝置9包括模擬射孔管道6，模擬射孔管道6進(jìn)口段安裝有閥門(mén)3，模擬射孔管道6兩端安裝有壓差傳感器5，射孔模擬裝置9的出口連通劈型縫裝置4-1，每個(gè)劈型縫裝置4-1的出口均匯總到出液管道7，流入儲(chǔ)液罐中。為了減少出口端對(duì)于輸砂的影響，每個(gè)劈型縫裝置的末端出口可設(shè)置多個(gè)。

所述的劈型縫裝置4-1包括與射孔裝置直接相連的裂縫起始端4-1-1和裂縫終止端4-1-2，劈型的程度用劈型角c來(lái)衡量。

所述的裂縫起始端4-1-1縫寬為a，裂縫終止端4-1-2縫寬為b，a>b，其中b要大于所用支撐劑平均粒徑的3倍及以上。以防止支撐劑無(wú)法運(yùn)移，堵塞模擬裂縫。

各劈型縫裝置4-1均采取以上類(lèi)似結(jié)構(gòu)，但是劈型程度和裂縫起始端縫寬均變化，具體數(shù)值由實(shí)驗(yàn)需要對(duì)比的量確定，比如，為了對(duì)比劈型程度對(duì)鋪砂的影響，只需固定幾組起始端縫寬，而裂縫終止端縫寬依次變化。

所述的各劈型縫裝置4-1，參照?qǐng)D2A、2B,4-1-1為裂縫進(jìn)口端，其縫間距為a＝10mm(第一組劈型縫)，4-1-2為裂縫出口端，縫間距為8mm(第一組劈型縫)，劈型縫進(jìn)出口縫距可通過(guò)更換其中的墊圈(橡膠)來(lái)改變，具體衡量可用劈型角c表示，因而可模擬各種類(lèi)型劈型縫中排量、砂比、支撐劑類(lèi)型、裂縫劈型程度和劈型縫進(jìn)出口寬度等對(duì)于支撐劑沉降和運(yùn)移的影響。

所述的各劈型縫裝置4-1，4-2.......始末端縫寬以及需要的劈型縫個(gè)數(shù)由實(shí)驗(yàn)所需要對(duì)比的參數(shù)確定。

本實(shí)用新型的工作原理如下：

攜砂液通過(guò)壓裂液進(jìn)口端1進(jìn)入其后的各分支管道，然后通過(guò)分支管道進(jìn)入各自的模擬井筒8，最后再通過(guò)模擬射孔管道6進(jìn)入劈型縫裝置4-1之中。劈型縫裝置4-1中間，由于重力、浮力、摩擦力和壁面等因素的影響，支撐劑會(huì)發(fā)生沉降，通過(guò)可視化的平板可觀察支撐劑在各縫之間的運(yùn)移和鋪置情況，同時(shí)還可觀察到整個(gè)砂堤的形成過(guò)程。通過(guò)改變排量、砂比、支撐劑性質(zhì)和劈型程度來(lái)研究這些因素在劈型縫裝置4-1之間對(duì)鋪砂的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)之上，還可通過(guò)開(kāi)關(guān)射孔模擬管道上的閥門(mén)以及更換射孔管道來(lái)研究射孔密度、孔徑和攜砂液進(jìn)口位置對(duì)于鋪砂的影響。另外，本實(shí)用新型設(shè)置了多個(gè)劈型縫，且進(jìn)入各縫的排量、砂比等均相同，因而可通過(guò)對(duì)劈型縫中的支撐劑沉降規(guī)律和最終的砂堤形態(tài)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合縫中支撐劑隨壓裂液的流動(dòng)規(guī)律，總結(jié)出支撐劑在劈型縫中輸砂的主要影響因素。