一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，包括圍擋組成的主裂縫、與主裂縫垂直相連的二級(jí)裂縫、與主裂縫平行并通過二級(jí)裂縫相連的三級(jí)裂縫。該裝置整體結(jié)構(gòu)能夠充分模擬地下儲(chǔ)層不同類型的裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加裝置的多功能性。裝置的可視化有助于跟蹤觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率，也方便裝置的維修保養(yǎng)。使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的研究成果對(duì)體積壓裂理論研究和現(xiàn)場應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。
【專利說明】一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，屬于油氣田開發(fā)的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，世界對(duì)于石油的需求日益增加。在大型整裝油田、高滲區(qū)塊開發(fā)進(jìn)入高含水中后期時(shí)，開發(fā)低滲、特低滲油氣藏顯得十分必要，而水力壓裂作為一項(xiàng)增產(chǎn)技術(shù)，在開發(fā)低滲油氣藏過程中能起到非常重要的作用。水力壓裂在地層中能形成具有超高導(dǎo)流能力的裂縫，進(jìn)而增加油井的產(chǎn)量。作為水力壓裂的新工藝，體積壓裂適合于開發(fā)頁巖、致密砂巖等非常規(guī)儲(chǔ)層。體積壓裂在這些非常規(guī)儲(chǔ)層中，借助于天然裂縫的發(fā)育，能形成具有一定空間體積的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，相比常規(guī)壓裂技術(shù)，導(dǎo)流能力大大地增加，能更好的提高壓裂效果。支撐劑在復(fù)雜縫網(wǎng)中的支撐決定著縫網(wǎng)的形態(tài)和導(dǎo)流能力，影響著壓裂增產(chǎn)的效果。因此研究裂縫中支撐劑的充填十分必要。
[0003]隨著水力壓裂技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)水力壓裂在地層中形成的裂縫的認(rèn)識(shí)由雙翼對(duì)稱裂縫逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢臻g體積的復(fù)雜縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)。壓裂施工參數(shù)不同，在地層中形成的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也各有不同。在一些特定的儲(chǔ)層條件下，例如特低滲透、低孔隙度、低壓等，儲(chǔ)層與裂縫之間的導(dǎo)流能力很低，只有簡單的一條主裂縫很難達(dá)到良好的增產(chǎn)效果。為了在地層中形成具有高導(dǎo)流能力的復(fù)雜縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，必須采用壓裂措施，改進(jìn)壓裂施工參數(shù)。在壓裂施工過程中，當(dāng)兩個(gè)水平主應(yīng)力差達(dá)到某一個(gè)值或者當(dāng)裂縫延伸壓力大于儲(chǔ)層中天然裂縫或者膠結(jié)弱面張開所需要的臨界壓力時(shí)，在主裂縫中就會(huì)產(chǎn)生分支縫或者能在巖石的本體上直接形成分支縫，形成初步的縫網(wǎng)；分支縫在延伸一定距離后會(huì)以主裂縫為主體又回到原來的裂縫方位，或者成一定的角度，最終形成以主裂縫為主體的空間裂縫網(wǎng)狀系統(tǒng)，這種技術(shù)稱為縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。
[0004]而壓裂形成的復(fù)雜縫網(wǎng)中支撐劑的充填和鋪置是影響壓裂作業(yè)成功與否的關(guān)鍵因素，壓裂施工過程中，支撐劑能否在主裂縫和各級(jí)次生裂縫中形成有效的支撐對(duì)于整個(gè)復(fù)雜縫網(wǎng)的導(dǎo)流能力和壓裂的增產(chǎn)效果有非常重要的影響，目前在國內(nèi)對(duì)于支撐劑在復(fù)雜縫中的運(yùn)移規(guī)律的研究較少缺乏必要的實(shí)驗(yàn)裝置。本文針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)模擬地層中裂縫結(jié)構(gòu)的復(fù)雜縫網(wǎng)實(shí)驗(yàn)裝置研究支撐劑在復(fù)雜縫網(wǎng)中的運(yùn)移規(guī)律，目的是為了探究壓裂液在一定條件下攜砂進(jìn)入不同類型的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)中時(shí)支撐劑的運(yùn)移規(guī)律，這對(duì)于能否成功的實(shí)施縫網(wǎng)壓裂有非常重要的意義。同時(shí)根據(jù)支撐劑在復(fù)雜縫網(wǎng)中的運(yùn)移規(guī)律預(yù)測(cè)壓裂形成的縫網(wǎng)中砂堤的形態(tài)和支撐劑在裂縫中的支撐效果對(duì)于設(shè)計(jì)縫網(wǎng)壓裂施工參數(shù)和方案分析有非常重要的作用，對(duì)于現(xiàn)場施工也有一定的指導(dǎo)意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，包括圍擋組成的主裂縫、與主裂縫垂直相連的二級(jí)裂縫、與主裂縫平行并通過二級(jí)裂縫相連的三級(jí)裂縫。本實(shí)用新型根據(jù)壓裂形成的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，復(fù)雜縫網(wǎng)中的裂縫類型主要包括一條或者幾條主裂縫，與主裂縫成一定角度的次生裂縫以及與次生裂縫又成一定角度的分支裂縫，另外還包括若干垂直于主裂縫的水平裂縫。復(fù)雜縫網(wǎng)中裂縫與裂縫之間的交點(diǎn)稱之為“裂縫節(jié)點(diǎn)”或者“節(jié)點(diǎn)”。而支撐劑在裂縫中運(yùn)移的過程中，由主裂縫進(jìn)入次生裂縫的過程稱之為支撐劑的“轉(zhuǎn)向”。主裂縫稱為一級(jí)裂縫，主裂縫上的分支裂縫稱為次生裂縫或者二級(jí)裂縫，而在二級(jí)裂縫上形成的分支裂縫稱之為三級(jí)裂縫，其他的分支裂縫依次命名。實(shí)際儲(chǔ)層中的復(fù)雜縫網(wǎng)形態(tài)可將其離散化，得到固定角度的裂縫，而垂直關(guān)系作為固定角度的一個(gè)特殊值，研究支撐劑在該角度下由主裂縫進(jìn)入次生裂縫時(shí)的運(yùn)移規(guī)律具有一定的代表性。以垂直角度關(guān)系作為依據(jù)，可以類比分析地下儲(chǔ)層裂縫角度關(guān)系復(fù)雜多變時(shí)的支撐劑鋪置情況。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的裝置整體為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述有機(jī)玻璃的抗壓壓力小于等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。該裝置主體部分即模擬縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)部分由一定厚度的透明有機(jī)塑料板組成，其優(yōu)點(diǎn)主要有:(I)彈性特征較弱，長時(shí)間范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生變形進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備的尺寸發(fā)生變化；(2)通透性好，方便跟蹤觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及后期處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(2)以透明有機(jī)塑料板為零件組成該實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有利于設(shè)備的長期維護(hù)和清洗。另一方面透明有機(jī)塑料板的缺點(diǎn)是塑料強(qiáng)度較小，為防止實(shí)驗(yàn)裝置爆裂或出現(xiàn)其他超過裝置承壓極限后的問題，在該裝置中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)只能在低壓范圍內(nèi)進(jìn)行。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，在該裝置的主裂縫的兩端分別設(shè)置有壓裂液入口和壓裂液出口，所述壓裂液入口與外部的壓裂液管路或混砂液管路相連；在所述壓裂液入口和壓裂液出口分別設(shè)置有壓力表和閥門。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述壓裂液入口和所述壓裂液出口均為模擬井筒射孔。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述模擬井筒射孔的直徑為10_ ;所述壓裂液入口的模擬井筒射孔數(shù)量為4個(gè)；壓裂液入口處模擬井筒射孔，射孔直徑為10mm。入口處包括四個(gè)入口閥，可以模擬自由調(diào)節(jié)射孔的數(shù)量、位置以及注入排量的大小。針對(duì)泵注程序，設(shè)置了人工注入和泵注兩種方式，滿足實(shí)驗(yàn)過程中不同排量的要求。人工注入方式是指壓裂液和支撐劑按一定的比例分別從兩個(gè)接口處進(jìn)入裝置，模擬壓裂液攜砂，人工注入的排量較??；泵注方式是指壓裂液和支撐劑按一定的比例混合后經(jīng)泵加壓注入裝置中，泵注方式排量大而且可調(diào)節(jié)，攜砂液與人工注入方式相比，相對(duì)均勻；
[0012]所述壓裂液出口的模擬井筒射孔數(shù)量為5個(gè)。裝置的壓裂液出口包括5個(gè)閥門，可以自由調(diào)節(jié)出口排量，方便裝置的清理工作。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，裝置還包括封堵部件，所述封堵部件用于封堵二級(jí)裂縫或三級(jí)裂縫，使整個(gè)裝置中的所有裂縫組成不同結(jié)構(gòu)模擬縫網(wǎng)。所述的封堵部件包括一定長度、寬度和厚度的相同透明塑料板，可以封堵裝置中的裂縫，形成不同的裂縫結(jié)構(gòu)，滿足實(shí)驗(yàn)方案的要求。實(shí)驗(yàn)裝置的原理圖、實(shí)物圖如圖2-1至圖2-5所示。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的主裂縫為I條，所述二級(jí)裂縫為包括對(duì)稱設(shè)置在主裂縫兩側(cè)的6條次級(jí)裂縫，所述三級(jí)裂縫為2條，所述2條三級(jí)裂縫與主裂縫的間距相等。所述機(jī)玻璃兩兩對(duì)稱放置成中間有一定寬度的縫隙，初步形成了縫網(wǎng)中的裂縫，這樣的多條縫隙共了同組成裝置的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)。最終該裝置的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括一條貫穿裝置壓裂液入口和壓裂液出口的主裂縫；兩條與主裂縫的間距相等，平行分布于主裂縫兩側(cè)的三級(jí)裂縫；六條兩兩對(duì)稱分布于主裂縫兩側(cè)并垂直于主裂縫的豎直次生裂縫。裝置整體俯視圖如圖2-1 (a)所示，呈3X3的結(jié)構(gòu)，共有9個(gè)節(jié)點(diǎn)研究支撐劑在縫網(wǎng)中的運(yùn)移規(guī)律。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述主裂縫長50-70cm，二級(jí)裂縫長30-40cm，三級(jí)裂縫長50-70cm，所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的縫高均為40-50cm ;所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的寬度均為l-10mm。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述主裂縫長60cm，二級(jí)裂縫長30cm，三級(jí)裂縫長60cm，所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的縫高均為40cm ;所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的寬度均為10mm。壓裂施工在地層中形成的裂縫縫寬從1-1Omm不等，若實(shí)驗(yàn)時(shí)整體縫網(wǎng)的體積太小，實(shí)驗(yàn)過程中支撐劑在較短的時(shí)間內(nèi)會(huì)填滿裝置，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不利，因此，實(shí)驗(yàn)中優(yōu)選主裂縫長60cm，次生裂縫長30cm，三級(jí)裂縫長60cm，所有縫高均為40cm。設(shè)定裝置中所有裂縫的寬度為10mm。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)
[0018]目前國內(nèi)外對(duì)體積壓裂技術(shù)的研究集中在裂縫網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)流能力分析和形成機(jī)理探究等幾個(gè)方面。而支撐劑在裂縫網(wǎng)絡(luò)中的充填是影響裂縫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)流能力的關(guān)鍵因素，裂縫網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)流能力直接決定體積壓裂施工的成敗。針對(duì)這一問題，不僅理論研究較少，更缺乏必要的實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)用新型依據(jù)地下儲(chǔ)層裂縫網(wǎng)絡(luò)離散物理模型，模擬體積壓裂形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用可視化的透明有機(jī)玻璃板作為裝置主體材料，研究壓裂液在裂縫網(wǎng)絡(luò)中攜砂形成的砂堤形態(tài)以及支撐劑在裂縫網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)移規(guī)律，并對(duì)影響砂堤形態(tài)的因素進(jìn)行敏感性分析，可行性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度較高。裝置整體結(jié)構(gòu)能夠充分模擬地下儲(chǔ)層不同類型的裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加裝置的多功能性。裝置的可視化有助于跟蹤觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率，也方便裝置的維修保養(yǎng)。使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的研究成果對(duì)體積壓裂理論研究和現(xiàn)場應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型所述裝置的俯視結(jié)構(gòu)原理圖；其中的箭頭為實(shí)驗(yàn)流體的流向；
[0020]圖2為本實(shí)用新型所述裝置的主視圖，其中的箭頭為實(shí)驗(yàn)流體的流向；
[0021]圖3-圖8分別為本實(shí)用新型中，利用所述封堵部件在所述裝置中封堵不同的裂縫節(jié)點(diǎn)后形成不同結(jié)構(gòu)模擬縫網(wǎng)圖；
[0022]圖9為如圖3所示模擬縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的軟件擬合砂堤得到的砂堤形態(tài)示意圖；
[0023]在圖1-圖8中，1、主裂縫；2、二級(jí)裂縫；3、三級(jí)裂縫；4、壓裂液入口 ；5、壓裂液出口 ；6、模擬井筒射孔。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0025]一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其參數(shù)如下表2-1所示，在該裝置中可進(jìn)行多種類型的攜砂實(shí)驗(yàn)研究。
[0026]表2-1本實(shí)用新型所述裝置的參數(shù)
[0027]
裝置參數(shù)參數(shù)大小裝置參數(shù)參數(shù)大小裝置參數(shù)_參數(shù)大小
65cmx65cm 三級(jí)裂縫π:列、*嫌《=>^ 3/.裝直尺寸，，^60cm 壓裂液排S <3m /mm
x42cra長度
=級(jí)裂縫適用支撐劑主裂縫長度 60cm一 --2所有支撐劑
數(shù)量類型
、^t所有裂縫 ^適用支撐劑王裂縫數(shù)量I一P40cm/χ所有粒徑
商度粒徑二級(jí)裂縫μ所有裂縫 ，使用壓裂液所有液體
,,^30cm山山Icm
長度寬度類型壓裂涖
一級(jí)剪f逢
6裂縫總體積 14400cm3
數(shù)量_
[0028]實(shí)施例1、
[0029]如圖1、圖2所示。
[0030]一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，包括圍擋組成的主裂縫1、與主裂縫I垂直相連的二級(jí)裂縫2、與主裂縫I平行并通過二級(jí)裂縫2相連的三級(jí)裂縫3。
[0031]所述的裝置整體為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述有機(jī)玻璃的抗壓壓力小于等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
[0032]在該裝置的主裂縫I的兩端分別設(shè)置有壓裂液入口 4和壓裂液出口 5，所述壓裂液入口與外部的壓裂液管路或混砂液管路相連；在所述壓裂液入口和壓裂液出口分別設(shè)置有壓力表和閥門。
[0033]所述壓裂液入口 4和所述壓裂液出口 5均為模擬井筒射孔6。
[0034]所述模擬井筒射孔6的直徑為10_ ;所述壓裂液入口 4的模擬井筒射孔數(shù)量為4個(gè)；壓裂液入口 4處模擬井筒射孔，射孔直徑為10_。
[0035]所述壓裂液出口 5的模擬井筒射孔數(shù)量為5個(gè)。
[0036]裝置還包括封堵部件，所述封堵部件用于封堵二級(jí)裂縫或三級(jí)裂縫，使整個(gè)裝置中的所有裂縫組成不同結(jié)構(gòu)模擬縫網(wǎng)。所述的封堵部件包括一定長度、寬度和厚度的相同透明塑料板，可以封堵裝置中的裂縫，形成不同的裂縫結(jié)構(gòu)，滿足實(shí)驗(yàn)方案的要求。利用所述封堵部件在所述裝置中封堵不同的裂縫節(jié)點(diǎn)后形成不同結(jié)構(gòu)模擬縫網(wǎng):如圖3-圖8所
/Jn ο
[0037]所述的主裂縫為I條，所述二級(jí)裂縫2為包括對(duì)稱設(shè)置在主裂縫I兩側(cè)的6條次級(jí)裂縫，所述三級(jí)裂縫3為2條，所述2條三級(jí)裂縫3與主裂縫I的間距相等。
[0038]所述主裂縫I長60cm，二級(jí)裂縫2長30cm，三級(jí)裂縫3長60cm，所述主裂縫1、二級(jí)裂縫2和三級(jí)裂縫3的縫高均為40cm ;所述主裂縫1、二級(jí)裂縫2和三級(jí)裂縫3的寬度均為 10mnin
[0039]一種如實(shí)施例1所述裝置在模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律中的工作方法:
[0040](I)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案要求配置攜砂液；
[0041](2)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案要求的支撐劑；
[0042](2)檢查所述裝置內(nèi)清潔度；保證所述裝置內(nèi)的裂縫中無任何影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的雜質(zhì)；
[0043](4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案要求，使用所述封堵部件封堵所述裝置中的部分裂縫，使其形成實(shí)驗(yàn)方案要求的模擬縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，密封所述裝置的頂部；本實(shí)施例所述的模擬縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括圖3-圖8所示的結(jié)構(gòu)圖，分別對(duì)上述縫網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)移實(shí)驗(yàn)；
[0044](5)先用清水注入所述裝置進(jìn)行循環(huán)，檢查所述裝置的密封性，確認(rèn)密封后，放空裝置；
[0045](6)將所述攜砂液與所述支撐劑在混砂罐中均勻混合，形成混合液；根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案要求的排量使用泵將所述混合液注入到所述裝置中；
[0046](7)實(shí)驗(yàn)過程中，觀察砂堤的形成過程，記錄該模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律有關(guān)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)；該觀察和記錄的過程均為現(xiàn)有技術(shù)；
[0047](8)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，清理所述裝置，準(zhǔn)備下一組實(shí)驗(yàn)。
[0048]針對(duì)本實(shí)施例，所述模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的具體方法為:
[0049](I)實(shí)驗(yàn)排量
[0050]實(shí)驗(yàn)采用小排量泵加注攜砂液，假設(shè)現(xiàn)場施工排量為6m3/min，壓裂液入口 4處縫高50m，縫寬1cm，復(fù)雜縫網(wǎng)實(shí)驗(yàn)裝置縫高40cm，縫寬為1cm，根據(jù)公式(2_1)折算得裝置內(nèi)的排量為0.048m3/min或者縫網(wǎng)壓裂液入口 4處壓裂液的速度v為0.2m/s，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的相似性原理得到該排量滿足現(xiàn)場施工的要求:
[0051]Q = Av
[0052]A = hw(2-1)
[0053]其中指Q裂縫入口處壓裂液的排量，A指裂縫的橫截面積，h指裂縫的高度，w指裂縫的寬度。
[0054]實(shí)驗(yàn)過程中采用電磁流量計(jì)控制實(shí)驗(yàn)排量保持穩(wěn)定。
[0055](2)實(shí)驗(yàn)支撐劑粒徑
[0056]實(shí)驗(yàn)選取常用的支撐劑粒徑作為該實(shí)驗(yàn)所用的支撐劑。實(shí)驗(yàn)最終選取卡博公司20/40目的陶粒作為實(shí)驗(yàn)用支撐劑。其主要參數(shù)如下表2-2所示
[0057]表2-2支撐劑常規(guī)性能測(cè)試
[0058]
視密度體密度 τΓΛ? 52MPa破碎率69MPa破碎率支撐劑口度球度 _(g/cm3) (g/cm3)_(%)_(%)_
20/40
,,3.231.670.9 0.9 1.563.97
目陶粒_
[0059](3)實(shí)驗(yàn)砂比
[0060]砂比為支撐劑占總攜砂液體積的體積分?jǐn)?shù)。本文中的實(shí)驗(yàn)采用泵注攜砂液程序，所以能基本保證砂比的穩(wěn)定性。根據(jù)常用的砂比范圍選擇該實(shí)驗(yàn)的砂比為10%。
[0061](4)壓裂液的粘度
[0062]壓裂液的粘度主要受溫度的影響，該實(shí)驗(yàn)裝置適合在常溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中為了觀察在不同粘度下支撐劑的運(yùn)移規(guī)律，該實(shí)驗(yàn)選擇使用清水壓裂液和具有一定粘度的線性膠壓裂液。
[0063]綜合上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，如圖3-圖8所示可得該實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)驗(yàn)方案如表2-3所示。
[0064]表2-3實(shí)驗(yàn)總體方案表
[0065]
I壓裂液麵U縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)U
1清水I如圖 30.1620/4010
2清水I如圖 40.1620/4010 2 清水 I 如圖 5 0.16 20/40 10
4清水I如圖 60.1620/4010
5清水I如圖 70.1620/4010
6清水I如圖 80.1620/4010
7線性膠30如圖30.1620/4010
8線性膠30如圖40.1620/4010
9線性膠30如圖50.1620/4010
10線性膠30如圖 60.1620/401%
11線性膠30如圖 70.1620/4010
12線性膠30如圖 80.1620/4010
[0066]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方案，研究壓裂液在各種類型的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)中攜砂的運(yùn)移規(guī)律，本文共進(jìn)行12組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)的分析和研究。以六種基礎(chǔ)縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，分別進(jìn)行清水壓裂液攜砂和線性膠壓裂液攜砂兩種類型的實(shí)驗(yàn)。
[0067]本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)采用節(jié)點(diǎn)分析方法。以裂縫節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)，將裝置的3X3結(jié)構(gòu)分為六種基本裂縫結(jié)構(gòu)，這六種基本結(jié)構(gòu)通過任意組合可以得到各種類型的復(fù)雜縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)。研究支撐劑在這六種結(jié)構(gòu)中的運(yùn)移規(guī)律可以預(yù)測(cè)整個(gè)縫網(wǎng)的砂堤形態(tài)，指導(dǎo)壓裂施工方案設(shè)計(jì)。這六種基礎(chǔ)裂縫結(jié)構(gòu)如圖3-圖8所示。
[0068]從圖3-圖8中可以看出，
[0069]如圖3:結(jié)構(gòu)一是指只有一條主裂縫時(shí)的情況，可以認(rèn)為是縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的特例，將只有一條主裂縫時(shí)的情況考慮在內(nèi)，可以作為對(duì)比研究其他縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)的基礎(chǔ)，研究只有一條主裂縫中的砂堤形態(tài)有非常重要的意義；
[0070]如圖4:結(jié)構(gòu)二是指一條主裂縫和在主裂縫中靠近井筒的位置含有一條二級(jí)裂縫；
[0071]如圖5:結(jié)構(gòu)三是指一條主裂縫和在主裂縫中靠近井筒的相同位置對(duì)稱分布兩條2級(jí)裂縫；
[0072]如圖6:結(jié)構(gòu)四是指一條主裂縫和在主裂縫中的兩側(cè)距離井筒不同的位置分布兩條2級(jí)裂縫；
[0073]如圖7:結(jié)構(gòu)五是指一條主裂縫和在主裂縫中靠近井筒的位置、中間位置、主裂縫尾部分別含有一條二級(jí)裂縫，主要研究在主裂縫中次生裂縫中的砂堤形態(tài)和次生裂縫距離井筒遠(yuǎn)近之間的關(guān)系；
[0074]如圖8:結(jié)構(gòu)六是指一條主裂縫和在主裂縫中靠近井筒的位置含有一條二級(jí)裂縫以及在次生裂縫的尾部又含有一條三級(jí)裂縫，主要研究不同的裂縫級(jí)別對(duì)砂堤形態(tài)的影響。
[0075]綜合上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖可得該實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)驗(yàn)方案如表2-3所示。
[0076]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，以只有一條主裂縫時(shí)的支撐劑運(yùn)移實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行分析:實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，利用軟件模擬裂縫中的砂堤形態(tài)得到砂堤形態(tài)示意如圖9所示。
[0077]利用上述方法研究壓裂液在上述六種模擬縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)中攜砂的運(yùn)移規(guī)律，進(jìn)而綜合分析縫網(wǎng)中支撐劑沉降規(guī)律。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，該裝置包括圍擋組成的主裂縫、與主裂縫垂直相連的二級(jí)裂縫、與主裂縫平行并通過二級(jí)裂縫相連的三級(jí)裂縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述的裝置整體為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述有機(jī)玻璃的抗壓壓力小于等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，在該裝置的主裂縫的兩端分別設(shè)置有壓裂液入口和壓裂液出口，所述壓裂液入口與外部的壓裂液管路或混砂液管路相連；在所述壓裂液入口和壓裂液出口分別設(shè)置有壓力表和閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述壓裂液入口和所述壓裂液出口均為模擬井筒射孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述模擬井筒射孔的直徑為10_ ;所述壓裂液入口的模擬井筒射孔數(shù)量為4個(gè)；壓裂液入口處模擬井筒射孔，射孔直徑為10_ ;所述壓裂液出口的模擬井筒射孔數(shù)量為5個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，裝置還包括封堵部件，所述封堵部件用于封堵二級(jí)裂縫或三級(jí)裂縫，使整個(gè)裝置中的所有裂縫組成不同結(jié)構(gòu)模擬縫網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述的主裂縫為I條，所述二級(jí)裂縫為包括對(duì)稱設(shè)置在主裂縫兩側(cè)的6條次級(jí)裂縫，所述三級(jí)裂縫為2條，所述2條三級(jí)裂縫與主裂縫的間距相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述主裂縫長50-70cm，二級(jí)裂縫長30-40cm，三級(jí)裂縫長50_70cm，所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的縫高均為40-50cm ;所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的寬度均為1 -1 Omnin
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種模擬體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)支撐劑沉降規(guī)律的裝置，其特征在于，所述主裂縫長60cm，二級(jí)裂縫長30cm，三級(jí)裂縫長60cm，所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的縫高均為40cm ;所述主裂縫、二級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的寬度均為10mm。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK204008603SQ201420378895
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】溫慶志, 李楊, 戰(zhàn)永平, 段曉飛, 高金劍, 劉華, 劉欣佳 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(華東)