本發(fā)明涉及油氣開發(fā)，尤其涉及一種支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置、制作方法和實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著國內(nèi)外油氣需求日益增長，常規(guī)油氣的儲量和產(chǎn)量逐年下降，非常規(guī)油氣越來越被重視，其中包括頁巖氣、煤層氣和致密氣等非常規(guī)油氣。目前水力壓裂計(jì)數(shù)依舊是開采非常規(guī)油氣較為成熟的手段，即向儲層注入高壓流體，將儲層巖石壓裂產(chǎn)生水力裂縫，接著注入支撐劑來支撐壓開的水力裂縫，防止其閉合，為油氣提供高速流動通道。但是由于夾層的存在，支撐劑在裂縫中運(yùn)移時(shí)極易堵塞，而使得后續(xù)裂縫無法被填充或填充效果差，從而影響水力裂縫的導(dǎo)流能力，進(jìn)而直接影響壓裂改造的最終效果。

2、目前，現(xiàn)有的模擬支撐劑在裂縫內(nèi)運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置沒有考慮夾層的存在對儲層裂縫中支撐劑運(yùn)移和鋪置的影響，且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的裂縫與真實(shí)裂縫的形態(tài)差別較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置、制作方法和實(shí)驗(yàn)方法，旨在解決相關(guān)技術(shù)中模擬支撐在裂縫內(nèi)運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置未考慮夾層對支撐在裂縫中運(yùn)移的影響，以及實(shí)驗(yàn)所用的裂縫與真實(shí)裂縫形態(tài)差別較大的問題。

2、本發(fā)明提供一種支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，包括：

3、裂縫模擬裝置，所述裂縫模擬裝置的邊緣封閉，且所述裂縫模擬裝置的內(nèi)部設(shè)置有n個儲層裂縫和n-1個夾層裂縫，n個所述儲層裂縫和n-1個所述夾層裂縫沿高度方向交替設(shè)置，且相鄰的所述儲層裂縫和所述夾層裂縫相互連通，所述儲層裂縫基于待測的儲層巖石裂縫按1：m的比例建模形成，所述夾層裂縫基于待測的夾層巖石裂縫按1：m的比例建模形成，m＞1，所述裂縫模擬裝置至少設(shè)置有所述儲層裂縫和所述夾層裂縫的區(qū)域使用透明材料；

4、壓裂液供給組件，所述壓裂液供給組件的出液端與n個所述儲層裂縫連通；

5、壓裂液回收組件，所述壓裂液回收組件的進(jìn)液端與位于頂部的所述儲層裂縫的頂部連通；

6、數(shù)據(jù)采集組件，所述數(shù)據(jù)采集組件包括視頻采集裝置和壓力檢測裝置，在所述壓裂液供給組件與所述裂縫模擬裝置連接的位置以及所述壓裂液回收組件與所述裂縫模擬裝置連接的位置均設(shè)置有所述壓力檢測裝置，所述視頻采集裝置的拍攝范圍覆蓋所有的所述儲層裂縫和所述夾層裂縫對應(yīng)的區(qū)域。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述裂縫模擬裝置包括n個儲層裂縫模擬單元和n-1個夾層裂縫模擬單元，每個所述儲層裂縫模擬單元內(nèi)均設(shè)置有一個所述儲層裂縫，每個所述夾層裂縫模擬單元內(nèi)均設(shè)置有一個所述夾層裂縫，n個所述儲層裂縫模擬單元和n-1個所述夾層裂縫模擬單元沿高度方向交替設(shè)置；

8、其中，所述夾層裂縫模擬單元的所述夾層裂縫和所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的左右兩側(cè)均封閉，所述夾層裂縫模擬單元的所述夾層裂縫和位于中間的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的頂部和底部均敞開，位于頂部的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的頂部封閉，底部敞開，位于底部的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的底部封閉，頂部敞開；

9、每個所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫均與所述壓裂液供給組件的出液端連通，位于頂部的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的頂部與所述壓裂液回收組件連通。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元均包括一對對置的透明板和密封支撐組件，所述密封支撐組件可拆卸的連接在成對的所述透明板之間，且位于所述透明板的邊緣，所述密封支撐組件使成對的所述透明板之間形成間隙，組成所述儲層裂縫模擬單元的兩個所述透明板相對的兩個側(cè)面基于待測的所述儲層巖石裂縫的表面按1：m的比例建模形成，組成所述夾層裂縫模擬單元的兩個所述透明板相對的兩個側(cè)面基于待測的所述夾層巖石裂縫的表面按1：m的比例建模形成；

11、位于頂部的所述儲層裂縫模擬單元的所述密封支撐組件僅環(huán)繞所述透明板的左側(cè)、右側(cè)和頂部，位于底部的所述儲層模擬單元的所述密封支撐組件僅環(huán)繞所述透明板的左側(cè)、右側(cè)和底部，位于中間的所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元的所述密封支撐組件僅設(shè)置在所述透明板的左側(cè)和右側(cè)；

12、所述儲層裂縫模擬單元的所述密封支撐組件上設(shè)置有至少一個射孔，所述射孔連通所述儲層裂縫的內(nèi)外兩側(cè)，所述壓裂液供給組件的出液端與多個所述射孔連接，位于頂部的所述儲層裂縫模擬單元的所述密封支撐組件的頂部設(shè)置有出液孔，所述出液孔連通所在的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的內(nèi)外兩側(cè)，所述壓裂液回收組件的進(jìn)液端與所述出液孔連接。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述密封支撐組件包括支撐板和密封墊片，所述密封墊片設(shè)置在所述支撐板與所述透明板之間。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述壓裂液供給組件包括壓裂液罐、液泵和供液管路，所述供液管路的一端與所述壓裂液罐連接，所述供液管路的另一端與各所述儲層裂縫連通，所述液泵串聯(lián)在所述供液管路上。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述壓裂液回收組件包括排液管線和廢液罐，所述排液管線的一端與位于頂部的所述儲層裂縫的頂部連通，所述排液管線的另一端與所述廢液罐連通。

16、本發(fā)明還提供一種支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法，用于制作如上所述的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，所述制作方法包括：

17、獲取儲層巖石裂縫和夾層巖石裂縫的三維數(shù)據(jù)，并基于所述儲層巖石裂縫的三維數(shù)據(jù)制作n對儲層裂縫模擬單元的透明板，且基于所述夾層巖石裂縫的三維數(shù)據(jù)制作n-1對夾層裂縫模擬單元的透明板，其中，所述儲層裂縫模擬單元的透明板的相對面的表面尺寸與所述儲層巖石裂縫的表面尺寸之比為1：m，所述夾層裂縫模擬單元的透明板的相對面的表面尺寸與所述夾層巖石裂縫的表面尺寸之比為1：m，m＞1；

18、選擇相應(yīng)厚度的密封支撐組件，并將所述密封支撐組件安裝在成對的所述透明板之間形成所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元，其中，所述夾層裂縫模擬單元的夾層裂縫和所述儲層裂縫模擬單元的儲層裂縫的左右兩側(cè)均被所述密封支撐組件封閉，所述夾層裂縫模擬單元的所述夾層裂縫和位于中間的所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的頂部和底部敞開，其中一個所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的頂部被所述密封支撐組件封閉，底部敞開，其中一個所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫的底部被所述密封支撐組件封閉，頂部敞開；

19、將n個所述儲層裂縫模擬單元和n-1個所述夾層裂縫模擬單元沿高度方向交替連接形成裂縫模擬單元，其中，所述儲層裂縫的頂部封閉且底部敞開的所述儲層裂縫模擬單元設(shè)置在頂部，所述儲層裂縫的底部封閉且頂部敞開的所述儲層裂縫模擬的單元設(shè)置在底部；

20、將壓裂液供給組件的出液端與n個所述儲層裂縫模擬單元的所述儲層裂縫連接，且將壓裂液回收組件的進(jìn)液端與位于頂部的所述儲層裂縫模擬單元的儲層裂縫連接。

21、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法，基于所述儲層巖石裂縫的三維數(shù)據(jù)制作n對儲層裂縫模擬單元的透明板，且基于所述夾層巖石裂縫的三維數(shù)據(jù)制作n-1對夾層裂縫模擬單元的透明板，包括：

22、利用三維激光掃描儀對儲層巖石裂縫表面和夾層巖石裂縫表面進(jìn)行掃描，以獲取所述儲層巖石裂縫表面和所述夾層裂縫表面的三維數(shù)據(jù)；

23、基于所述儲層巖石裂縫表面和所述夾層巖石裂縫表面的三維數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)建立所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元的透明板的三維模具模型；

24、基于所述三維模具模型，制作用于澆筑所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元的透明板的模具；

25、利用所述模具，澆筑所述儲層裂縫模擬單元和所述夾層裂縫模擬單元的所述透明板。

26、本發(fā)明還提供一種支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)方法，基于如上所述的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)，所述實(shí)驗(yàn)方法包括：

27、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求配置壓裂液和支撐劑；

28、利用壓裂液供給組件將攜帶有所述支撐劑的所述壓裂液輸入至裂縫模擬裝置內(nèi)，壓裂液回收組件回收經(jīng)過所述裂縫模擬裝置后的壓裂液；

29、在壓裂液流經(jīng)所述裂縫模擬裝置時(shí)，利用壓力檢測裝置采集所述裂縫模擬裝置與所述壓裂液供給組件的出液端的連接位置處的壓力值，以及采集所述裂縫模擬裝置與所述壓裂液回收組件的進(jìn)液端的連接位置處的壓力值，且利用視頻采集裝置錄制所述壓裂液流經(jīng)所述裂縫模擬單元時(shí)所述支撐劑的運(yùn)移視頻。

30、根據(jù)本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)方法，利用壓裂液供給組件將攜帶有支撐劑的壓裂液輸入至裂縫模擬裝置內(nèi)之前，還包括：

31、計(jì)算所述壓裂液的實(shí)驗(yàn)泵入排量，所述實(shí)驗(yàn)泵入排量由以下公式計(jì)算：

32、

33、式中：為實(shí)驗(yàn)泵入排量，單位為；為現(xiàn)場施工排量，單位為；為現(xiàn)場施工裂縫高度，單位為m；為裂縫模擬單元的裂縫高度，單位為m；為現(xiàn)場施工裂縫寬度，單位為mm；為裂縫模擬單元的裂縫寬度，單位為mm。

34、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

35、本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，包括裂縫模擬裝置、壓裂液供給組件、壓裂液回收組件和數(shù)據(jù)采集組件。裂縫模擬裝置的邊緣封閉，且裂縫模擬裝置的內(nèi)部設(shè)置有n個儲層裂縫和n-1個夾層裂縫，n個儲層裂縫和n-1個夾層裂縫沿高度方向交替設(shè)置，且相鄰的儲層裂縫和夾層裂縫相互連通。裂縫模擬裝置至少設(shè)置有儲層裂縫和夾層裂縫的區(qū)域使用透明材料。壓裂液供給組件的出液端與n個儲層裂縫連通，壓裂液回收組件的進(jìn)液端與位于頂部的儲層裂縫的頂部連通。數(shù)據(jù)采集組件包括視頻采集裝置和壓力檢測裝置，在壓裂液供給組件與裂縫模擬裝置連接的位置以及壓裂液回收組件與裂縫模擬裝置連接的位置均設(shè)置有壓力檢測裝置，視頻采集裝置的拍攝范圍覆蓋儲層裂縫和夾層裂縫對應(yīng)的區(qū)域。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過壓裂液供給組件向其中一個或多個儲層裂縫內(nèi)供給攜帶有支撐劑的壓裂液，壓裂液經(jīng)過裂縫模擬裝置后被壓裂液回收組件回收。在壓裂液攜帶支撐劑流動的過程中，壓力檢測裝置不斷地采集所在位置處的壓力值，若支撐劑堵塞在裂縫模擬裝置的夾層裂縫時(shí)，裂縫模擬裝置與壓裂液供給組件連接的位置以及裂縫模擬裝置與壓裂液回收組件連接的位置處的壓力值勢必會發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)人員可根據(jù)檢測到的壓力值判斷裂縫模擬裝置內(nèi)的堵塞情況。同時(shí)，由于裂縫模擬裝置的儲層裂縫和夾層裂縫區(qū)域?yàn)橥该鞑牧?，視頻采集裝置也可以直觀的拍攝支撐劑的運(yùn)移情況以及堵塞情況。此外，本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置的裂縫基于真實(shí)裂縫建模形成，即儲層裂縫基于待測的儲層巖石裂縫按1：m的比例縮小后建模形成，夾層裂縫基于待測的夾層巖石裂縫按1：m的比例縮小后建模形成。本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置可模擬夾層存在時(shí)支撐劑的運(yùn)移情況，且裂縫形態(tài)與真實(shí)裂縫的形態(tài)相同。

36、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法中，由于該制作方法是用于制作如上所述的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置，因此，使用該制作方法得到的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置具有與如上所述相同的優(yōu)勢。

37、更進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)方法中，由于是使用如上所述的支撐劑鋪置實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此具有與如上所述相同的優(yōu)勢。