CN106869898A - 模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，将复杂裂缝模拟结构置于围压设备中，通过向围压设备中的充满具有预设压强的水，使得容置于围压设备中的复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且裂缝组件的两块透明平板和可以在包边框形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。
Description
技术领域
本发明实施例涉及油气田开发研究技术领域，尤其涉及一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法。
背景技术
我国天然油、气资源储量丰富、开发潜力大，但储藏资源的岩层较深、地质条件复杂，不易开采，水力压裂(简称压裂)技术是高效低成本开发页岩气的关键技术之一。在实际的压裂过程中由于剪切滑移和张拉破坏的共同作用，压裂过程中会形成一条主裂缝、多条次级裂缝和三级裂缝，次级裂缝和三级裂缝的宽度比较小。由于裂缝的形状的复杂性，在压裂的铺砂(即铺置支撑剂)过程中，会出现次级、三级裂缝的支撑剂浓度比主裂缝低，各条裂缝的支撑剂浓度不均衡的问题。如何通过水力压裂形成能够被支撑剂均衡填充的有效裂缝是进行高效低成本开发的关键，如何通过更真实地模拟裂缝内支撑剂铺置返排的过程得到更接近真实的实验数据，从而为实际施工过程提供科学依据提高开采效率，成为本领域技术人员研究的热点。
目前，通过在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。现有的模拟裂缝铺砂装置中的裂缝板用于模拟压裂过程中产生的裂缝，裂缝板由一条主裂缝和主裂缝周围的若干条次裂缝组成。在进行模拟铺砂时，首先要将具有指定宽度的主裂缝和次级裂缝组装成具有固定形态的裂缝板，然后在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。
在实际的压裂过程中裂缝的形成是一个裂缝从无到有、从窄到宽的变化过程，裂缝周围有很强的地应力。在向裂缝中注入液体时，液体在裂缝中的流动也会受到地应力的影响。但是现有的裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确。
发明内容
本发明实施例提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，以解决现有技术中由于裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确的问题。
本发明实施例的一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置，包括：
复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块；
所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件；
所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成，所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头，所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封；
所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力；
所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接；
所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液；
所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。
本发明实施例的另一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的方法，包括：
获取符合预设实验参数的模拟复杂裂缝铺砂的装置，所述预设试验参数包括：复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的个数和连接关系、各裂缝组件所成的角度；
控制所述第三注入泵向所述围压设备注水，直至所述围压设备中水的压强达到预设压强；
控制第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入前置液，以使所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的两块透明板在前置液的压力作用下滑动张开，从而模拟裂缝生成过程；
在各所述裂缝组件内的缝隙宽度达到预设宽度时，控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，以模拟铺砂过程；
在各所述裂缝组件中的混砂液浓度达到预设浓度时，控制所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，同时关闭流量调节阀。
本发明实施例提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法，将复杂裂缝模拟结构置于围压设备中，通过向围压设备中的充满具有预设压强的水，使得容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且本实施例提供的裂缝组件的两块透明平板和可以在包边框形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图；
图3为本发明实施例一提供的主裂缝组件在裂缝张开时的截面图；
图4为本实施例二提供的复杂裂缝模拟结构的示意图；
图5为本发明实施例三提供的复杂裂缝模拟结构的示意图；
图6为本发明实施例六提供的模拟复杂裂缝铺砂的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置的结构示意图。图2为本发明实施例一提供的主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图。图3为本发明实施例一提供的主裂缝组件在裂缝张开时的截面图。本发明实施例针对现有技术中由于裂缝板的形态固定，在一次模拟铺砂的过程中，裂缝板的宽度不会发生变化；且没有考虑地应力的影响，具有较大局限性，与实际情况有较大的出入，导致得到的实验数据不准确的问题，提供了模拟复杂裂缝铺砂的装置。如图1所示，该模拟复杂裂缝铺砂的装置包括：复杂裂缝模拟结构11、围压设备12、混砂设备13、第一注入泵14和控制模块(图中未标出)。其中，所述复杂裂缝模拟结构11由多个裂缝组件组成，包括一条主裂缝组件111、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件112、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件113。
所述复杂裂缝模拟结构11中的各裂缝组件的结构相同，下面以主裂缝组件的结构为例，结合图2-3对主裂缝组件的结构进行说明。图2为主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图，如图2所示，主裂缝组件111由平行设置的两块透明平板114和115以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框116组成，所述包边框116沿垂直于所述透明平板114和115的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框116的一对平行边框116a和116b上固接有用于注入液体的入口接头117和用于排出液体的出口接头118，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头(图中未标识)，所述入口接头117、所述出口接头118和所述连通接头均可密封。图3中以主裂缝组件在裂缝闭合时的截面图。
可选地，如图2-3所示，所述包边框116形成的滑槽中设置有用于密封两块透明平板114和115之间的缝隙的滑动密封条110，使得在两块透明平板114和115滑动过程中形成的缝隙一直处于密封状态。
所述围压设备12为带有第一端口121和第二端口122的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构11受到周围水的压力。
所述混砂设备13用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵14的输入端口连接。
可选地，所述混砂设备13中还包括储液罐、储砂罐和混砂器，所述储液罐通过管线与所述混砂器的输入端口连通，用于向所述混砂器输送压裂液。所述储砂罐通过管线与所述混砂器的输入端口连通，用于向所述混砂器输送支撑剂。储液罐与混砂器之间的管线、储砂罐与混砂器之间的管线上分别安装有用于控制液体排量的调节阀。
所述第一注入泵14的输出端口通过穿过所述第一端口121的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液。
所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀15控制所述第一注入泵14向所述主裂缝组件111注入液体的排量，从而可以通过控制第一注入泵14的排量，模拟不同排量对复杂裂缝铺砂完成后支撑剂沉降效果的影响。
本实施例中，通过向围压设备12中注入水，可以使得通过向围压设备12中的充满具有预设压强的水。在未向复杂裂缝模拟结构11注入液体时，在围压设备12中水的压力下，各裂缝组件的两块透明平板间的缝隙成闭合状态(如图2所示)；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块透明平板受到液体的压力大于其受到围压设备12中水的压力时，两块透明平板的缝隙张开，并且随着注入裂缝组件中液体量的不断增加越来越宽，直至完全张开(如图3所示)。另外，通过改变围压设备12中充满水时的预设压强，使得在向复杂裂缝模拟结构11注入相同量的液体时，改变裂缝组件中两块透明平板之间的缝隙宽度。
其中，滑槽的宽度可以由技术人员根据实际需要进行设定，通过预先设定滑槽的宽度，可以对裂缝组件最终张开的裂缝宽度进行限定，本实施例对于滑槽的宽度不做具体限定。预设压强可以由技术人员在实验过程中根据实际需要进行设定，技术人员可以在一次实验观察结束后，通过减少(或增加)围压设备12中的水，以减小(或增加)围压设备中水对个裂缝组件的压力，对各裂缝组件形成的裂缝变窄(或变宽)，以实现无需重新组装装置就可以改变裂缝宽度的技术效果。
本发明实施例中，该装置还可以包括用于获取实验数据的流量计、压力表等测量仪器，这些测量仪器与控制模块连接，并将汇总的实验数据传输到计算机，使得计算机根据实验数据生成统计数据曲线或者统计数据表格等，并呈现给技术人员，使得技术人员能够通过得到的实验数据优化实验参数和设备等。另外，该装置还可以包括用于记录模拟复杂裂缝铺砂过程的摄像机，以便技术人员根据摄像机记录的数据对模拟复杂裂缝铺砂过程进行反复比对分析和优化等。
本发明实施例通过将复杂裂缝模拟结构11置于围压设备12中，通过向围压设备12中的充满具有预设压强的水，使得容置于所述围压设备12中的所述复杂裂缝模拟结构11受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且本实施例提供的裂缝组件的两块透明平板114和115可以在包边框16形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备12中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备12中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。
实施例二
图4为本实施例二提供的复杂裂缝模拟结构的示意图。在上述实施例一基础上，如图4所示，复杂裂缝模拟结构11中的各所述裂缝组件包括多个所述入口接头117和多个所述出口接头118，所述入口接头117沿所在边框的长度方向均匀分布，所述出口接头118沿所在边框的长度方向均匀分布。在进行实验时，所述第一注入泵14的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的多个入口接头117连接，通过沿所在边框的长度方向均匀分布的多个入口接头117注入液体，可以实现模拟井筒的功能，而无需设置模拟井筒。
如图4所示，所述裂缝组件包括多组连通接头119，每组连通接头119沿所述入口接头117所在边框的长度方向均匀分布。所述主裂缝组件的一组连通接头与所述次裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述主裂缝组件与所述次裂缝组件之间的角度可调。所述次裂缝组件的一组连通接头与所述三级裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述次裂缝组件与所述三级裂缝组件之间的角度可调。
在上述实施例基础上，由于实际的压裂过程中产生的裂缝从裂缝入口开始越来越窄，在向裂缝中注入液体时，裂缝内会产生与液体注入方向逆向的阻力，设置与所述主裂缝组件的多个出口接头连接的背压装置，所述背压装置用于向所述主裂缝内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力，以模拟裂缝中注入液体时的阻力。
可选地，为了检测在模拟压裂过程中裂缝组件形成的裂缝宽度，在每个所述裂缝组件上安装微距传感器。所述微距传感器第一部件和第二部件分别安装于所述裂缝组件的两块透明平板上，且所述第一部件与所述第二部件的位置连线垂直于所述两块透明平板，用于测量所述裂缝组件的两块透明平板之间的距离。
可选地，所述两块透明平板的内壁上粘贴有表面粗糙的透明膜层，所述透明膜层的粗糙度与实际施工层形成的裂缝断裂面的粗糙度相当。本实施例中，通过更换所述两块透明平板的内壁上粘贴的透明膜层，改变裂缝组件形成的裂缝表面的粗糙程度，用于模拟实际压裂过程中产生的不同摩阻的裂缝内壁壁面。
可选地，所述透明平板的外壁设置有网格线，以便于估计实验过程中观察裂缝组件中注入的液体的量。该网格线可以通过直接在透明平板的外壁上涂画形成，或者通过在透明平板的外壁上粘贴带有网格线的透明膜形成，本实施例对此不作具体限定。
本发明实施例通过为裂缝组件设置多个入口接头和多个出口接头，并且入口接头、出口接头均为沿入口接头所在边框的长度方向均匀分布，可以实现模拟井筒的功能；通过在两块透明平板上设置多组连通接头，将连通接头和其他裂缝组件的入口接头通过软管连接，可以实现裂缝组件之间的角度可调，使得复杂裂缝模拟结构的形态更加多样。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的复杂裂缝模拟结构的示意图。在上述实施例一或实施例二的基础上，如图5所示，复杂裂缝模拟结构还包括至少一个支撑杆201，所述支撑杆201为带有锁死部件的长度可调的伸缩杆，每个所述支撑杆201的两端可转动地连接于相邻的两个所述次级裂缝组件202和203之间，或者可转动地连接于相邻的两个所述三级裂缝组件之间。当所述支撑杆201锁死时，每个所述支撑杆201刚性连接相邻的两个所述次级裂缝组件202和203、或者刚性连接相邻的两个所述三级裂缝组件。
本实施例中，支撑杆通过可锁定方向的万向节连接在相邻两条裂缝面上，使得所述支撑杆201的两端与裂缝组件可转动地连接。
本实施例通过在任意相邻的两个所述次级裂缝组件，或者任意相邻的两个所述三级裂缝组件之间设置支撑杆，使得在向裂缝组件注入液体时，通过支撑杆的刚性连接造成其连接的裂缝组件之间的相互干扰，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝间的干扰，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。
实施例四
在上述任一实施例的基础上，本实施例中，模拟复杂裂缝铺砂的装置还包括第三注入泵和排水设备。其中，所述第三注入泵通过穿过所述第一端口的第三管线向所述围压设备注水。所述排水设备用于通过所述第二端口将所述围压设备内的水排出。
优选地，所围压设备外部包裹有金属框架，以增加所述围压设备12可承受来自于内部水的压力，使得能够达到的预设压强更大。可选地，所述围压设备为可拆分的长方体或者正方体，围压设备的六个面通过卡扣卡接，便于组装和拆分。
本实施例通过设置第三注入泵，可以向围压设备中注入水直至围压设备中水的压强达到预设压强，并且在围压设备外部包裹有金属框架，使得能够达到的预设压强更大；在实验结束后，通过排水设备将围压设备中的水排出。
实施例五
在实际应用中，在向裂缝中注入混砂液完成、铺砂结束后，还需进行反排，将裂缝中的液体排出，同时将支撑剂留在裂缝中，以形成被支撑剂均衡填充的有效裂缝。进行反排模拟实验可以通过观察反排过程对裂缝中支撑剂沉降的影响。
在上述任一实施例的基础上，在本实施例中，模拟复杂裂缝铺砂的装置还包括第二注入泵，所述第二注入泵与各所述裂缝组件的多个出口接头连接，用于向所述主裂缝内注水，以增加所述裂缝组件中的液体自出口接头向入口接头方向的流动速度，从而可以改变反排过程中液体排出的速度。
本实施例通过控制第二注入泵的排量，可以改变反排过程中液体排出的速度，从而可以模拟反排过程中液体排出的速度不同对支撑剂沉降的影响。
实施例六
图6为本发明实施例六提供的模拟复杂裂缝铺砂的方法流程图。该方法的执行主体为上述任一装置实施例提供的模拟复杂裂缝铺砂的装置。如图6所示，该方法包括以下步骤：
步骤S601、获取符合预设实验参数的模拟复杂裂缝铺砂的装置，所述预设试验参数包括：复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的个数和连接关系、各裂缝组件所成的角度。
在实际应用中，有技术人员根据符合预设实验参数，组装得到复杂裂缝模拟结构，将复杂裂缝模拟结构置入围压设备中，按照实际需要组装得到实施例一中所述的模拟复杂裂缝铺砂的装置。
步骤S602、控制所述第三注入泵向所述围压设备注水，直至所述围压设备中水的压强达到预设压强。
在围压设备中注水结束后，裂缝处于最小缝宽位置。
步骤S603、控制第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入前置液，以使所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的两块透明板在前置液的压力作用下滑动张开，从而模拟裂缝生成过程。
通过向裂缝组件内注入前置液，裂缝组件内压力升高，当裂缝组件内压力达到一定程度时，裂缝组件被撑开。当裂缝组件形成的裂缝宽度达到允许支撑剂颗粒进入时，启动混砂设备，按照预设比例进行混砂，然后将混砂液泵入裂缝组件内。
步骤S604、在各所述裂缝组件内的缝隙宽度达到预设宽度时，控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，以模拟铺砂过程。
步骤S605、在各所述裂缝组件中的混砂液浓度达到预设浓度时，控制所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，同时关闭流量调节阀。
本实施例中，在实验进行时，可以将装置内设置的微距传感器、压力表以及流量计所采集的数据，导入计算机，使得计算机对采集的数据进行实时统计分析并输出实时数据变化曲线；也可通过高速摄像机记录裂缝内支撑剂铺置的实时形态。待实验结束后，将裂缝内外进行泄压，拆除围压密封箱后可更加直观地观察支撑剂铺置的最终形态。
本发明实施例给出了进行模拟复杂裂缝铺砂中支撑剂铺置的过程，通过将复杂裂缝模拟结构11置于围压设备12中，通过向围压设备12中的充满具有预设压强的水，使得容置于所述围压设备12中的所述复杂裂缝模拟结构11受到周围水的压力，从而模拟地应力对压裂过程的影响；并且本实施例提供的裂缝组件的两块透明平板114和115可以在包边框16形成的滑槽中滑动产生相对位移，在未向裂缝组件注入液体时，在围压设备12中水的压力下，两块平板间的缝隙成闭合状态；随着注入裂缝组件中液体量的增加，当裂缝组件中的两块平板受到液体的压力大于其受到围压设备12中水的压力时，两块平板间的缝隙越来越宽，从而可以模拟实际压裂过程中裂缝的形成过程，从而能更加真实地模拟压裂过程，使得得到的实验数据更加准确。
实施例七
在上述实施例六的基础上，在所述控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液之前，还包括：控制背压装置向所述复杂裂缝模拟结构中主裂缝组件内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力。
由于实际的压裂过程中产生的裂缝从裂缝入口开始越来越窄，在向裂缝中注入液体时，裂缝内会产生与液体注入方向逆向的阻力。
本发明实施例通过设置与所述主裂缝组件的多个出口接头连接的背压装置，所述背压装置用于向所述主裂缝内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力，以模拟裂缝中注入液体时的阻力。
实施例八
在上述实施例六中支撑剂铺置的过程结束后，还可以进行模拟复杂裂缝铺砂中的反排过程。在上述实施例六的基础上，在所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液之后，还包括：打开所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的输出接头；打开所述流量调节阀；控制第二注入泵向所述主裂缝内输送清水，以模拟所述模拟复杂裂缝铺砂的装置中的混砂液的返排过程。
在支撑剂铺置的过程结束后，裂缝组件内存在较高的压力，此时停止第一注入泵，将裂缝入口处的输出接头打开，裂缝组件内部的液体会从入口处返排出来，返排排量通过流量调节阀进行控制。当裂缝组件内压力低于围压设备中水对裂缝组件的压力后，裂缝组件会发生闭合，此过程中裂缝组件中的液体受到裂缝组件的挤压持续返排，直至裂缝被支撑剂支撑，返排模拟实验结束，此时，将围压设备中的水排出，可以观察支撑剂回流情况和砂堤形态变化。
本实施例通过控制第二注入泵的排量，可以改变反排过程中液体排出的速度，从而可以模拟反排过程中液体排出的速度不同对支撑剂沉降的影响。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.一种模拟复杂裂缝铺砂的装置，其特征在于，包括：复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块；
所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件；
所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成，所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽；所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头，所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头，所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封；
所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体，所述围压设备中充满具有预设压强的水时，容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力；
所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液，所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接；
所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接，以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液；
所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述裂缝组件包括多个所述入口接头和多个所述出口接头，所述入口接头沿所在边框的长度方向均匀分布，所述出口接头沿所在边框的长度方向均匀分布；
相应地，所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线所述主裂缝组件的多个入口接头连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述裂缝组件包括多组连通接头，每组连通接头沿所述入口接头所在边框的长度方向均匀分布；
所述主裂缝组件的一组连通接头与所述次裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述主裂缝组件与所述次裂缝组件之间的角度可调；
所述次裂缝组件的一组连通接头与所述三级裂缝组件的入口接头通过软管对应连接，所述次裂缝组件与所述三级裂缝组件之间的角度可调。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括背压装置，
所述背压装置与所述主裂缝组件的多个出口接头连接，用于向所述主裂缝内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
安装于每个所述裂缝组件上的微距传感器，
所述微距传感器第一部件和第二部件分别安装于所述裂缝组件的两块透明平板上，且所述第一部件与所述第二部件的位置连线垂直于所述两块透明平板，用于测量所述裂缝组件的两块透明平板之间的距离。
6.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，
所述两块透明平板的内壁上粘贴有表面粗糙的透明膜层。
7.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：至少一个支撑杆，所述支撑杆为带有锁死部件的长度可调的伸缩杆；
每个所述支撑杆的两端可转动地连接于相邻的两个所述次级裂缝组件之间，或者可转动地连接于相邻的两个所述三级裂缝组件；
当所述支撑杆锁死时，每个所述支撑杆刚性连接相邻的两个所述次级裂缝组件、或者刚性连接相邻的两个所述三级裂缝组件。
8.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：第二注入泵，
所述第二注入泵与各所述裂缝组件的多个出口接头连接，用于向所述主裂缝内注水，以增加所述裂缝组件中的液体自出口接头向入口接头方向的流动速度。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：第三注入泵和排水设备，
所述第三注入泵通过穿过所述第一端口的第三管线向所述围压设备注水；
所述排水设备用于通过所述第二端口将所述围压设备内的水排出。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所围压设备外部包裹有金属框架。
11.一种模拟复杂裂缝铺砂的方法，其特征在于，利用上述权利要求1-9任一所述模拟复杂裂缝铺砂的装置进行，包括：
获取符合预设实验参数的模拟复杂裂缝铺砂的装置，所述预设试验参数包括：复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的个数和连接关系、各裂缝组件所成的角度；
控制所述第三注入泵向所述围压设备注水，直至所述围压设备中水的压强达到预设压强；
控制第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入前置液，以使所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的两块透明板在前置液的压力作用下滑动张开，从而模拟裂缝生成过程；
在各所述裂缝组件内的缝隙宽度达到预设宽度时，控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，以模拟铺砂过程；
在各所述裂缝组件中的混砂液浓度达到预设浓度时，控制所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液，同时关闭流量调节阀。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液之前，还包括：
控制背压装置向所述复杂裂缝模拟结构中主裂缝组件内输送气体，以产生自所述主裂缝组件的出口接头向入口接头方向的气体压力。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液之后，还包括：
打开所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的输出接头；
打开所述流量调节阀；
控制第二注入泵向所述主裂缝内输送清水，以模拟所述模拟复杂裂缝铺砂的装置中的混砂液的返排过程。
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