CN109630084A - 一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置与方法，包括驱替泵、中间容器、脉动载荷发生装置、模拟井筒、模拟裂缝、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置和控制中心，其中驱替泵连接中间容器的输入端，所述中间容器的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒，所述模拟井筒连接多个模拟裂缝，其中模拟井筒还连接暂堵剂量测量装置，其中每个模拟裂缝分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，所述驱替泵、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置分别连接控制中心。

Description

一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置与方法

技术领域

本发明属于石油压裂技术领域，尤其涉及一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置与方法。

背景技术

暂堵压裂是提高压裂裂缝复杂程度及裂缝控制储量的重要技术，在油气井新井压裂和老井重复改造过程中均有大量应用，暂堵施工效果除了与暂堵材料性能、暂堵剂用量等直接相关外，还与暂堵剂堆积部位、填实程度等有关，传统的暂堵压裂模拟装置的测试结果不准确，并且测试过程成本高。

低频水力脉动利用液体的压力振动波在液体中传播能量，在油水井增产、增注领域有一定应用，取得一定效果。考虑将低频水力脉动引入暂堵压裂技术中，依靠水力脉动作用促进弹塑性暂堵剂实现严实封堵，同时，脉动压力作用下岩石疲劳损伤为诱导产生转向新裂缝创造有利条件，且水力脉动能强化裂缝中压裂液携砂与铺砂，有利于逢高控制。据此，建议开展水力脉动暂堵转向压裂技术研究，为暂堵转向压裂提供新的技术手段与方法，提高暂堵压裂施工效果。

通过调研，水力脉冲技术主要应用在油水井解堵、降压增注方面，水力振动解堵、增注技术，通过井下振动工具将循环能量转化为机械振动，产生压力波在孔隙通道中传播，并自动调整振动频率直到与地层本身频率相同，发生共振，使孔隙壁上的盐、垢和蜡被剥落或疲劳破碎，打通被堵塞的喉道，增加孔隙之间的连通性，产生解堵和降压增注的目的，常用于固相颗粒堵塞的地层降压增注。现场施工表明，水力振动解堵技术特别是井壁解堵方面具有较好的解堵效果，水力振动解堵作为增注措施可单独应用，也能同其他解堵一起使用，如先酸化后振动。目前，尚未见到水力脉动在暂堵转向压裂技术中的研究与应用报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置与方法，克服了现有技术中1：水力脉动在暂堵转向压裂技术中的研究与应用报道；2：传统的暂堵压裂模拟装置的测试结果不准确；3：测试过程成本高等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵、中间容器、脉动载荷发生装置、模拟井筒、模拟裂缝、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置和控制中心，其中驱替泵连接中间容器的输入端，所述中间容器的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒，所述模拟井筒连接多个模拟裂缝，其中模拟井筒还连接暂堵剂量测量装置，其中每个模拟裂缝分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，所述驱替泵、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置分别连接控制中心。

优选的，所述驱替泵为多个，所述中间容器为多个，其中驱替泵与中间容器的个数相同，所述每个驱替泵连接一个中间容器。

优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机、脉动伺服控制器和脉动伺服阀，其中脉动伺服控制器连接脉动伺服电机，所述脉动伺服电机连接脉动伺服阀，其中脉动伺服阀的输入端连接多个中间容器，其中脉动伺服阀的输出端连接模拟井筒，所述脉动伺服控制器连接控制中心。

优选的，所述模拟井筒竖直设置，其中模拟井筒上端连接暂堵剂量测量装置，所述模拟井筒下端连接多个模拟裂缝，其中模拟裂缝沿模拟井筒的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量装置与控制中心连接，所述控制中心包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。

优选的，所述模拟井筒上设有多个模拟炮眼，其中每个模拟炮眼连接一个模拟裂缝，其中模拟裂缝与模拟井筒的连接处设有模拟裂缝处暂堵剂量测量装置。

优选的，所述模拟裂缝靠近模拟井筒的一端还连接压力测量器和压力传感器，其中压力传感器设置于模拟裂缝上，所述压力传感器连接压力测量器，其中压力测量器连接控制中心。

优选的，所述模拟井筒和多个模拟裂缝设置于恒温箱中。

优选的，所述模拟裂缝包括模拟裂缝夹持器、模拟裂缝加压弹簧、弹簧安装板、模拟裂缝平板和转轴，其中模拟裂缝平板包括模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板一端开口，另一端通过转轴固定，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板开口端靠近模拟井筒，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板设置于模拟裂缝夹持器中，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板与模拟裂缝夹持器接触的部分进行端面线密封，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板分别与模拟裂缝夹持器之间设有模拟裂缝加压弹簧，其中模拟裂缝加压弹簧通过弹簧安装板固定于模拟裂缝夹持器上，所述模拟裂缝加压弹簧处于压缩状态。

优选的，所述模拟裂缝夹持器为长方体结构，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板均为方形板，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板之间的夹角ɑ为：0°<ɑ<45°。

优选的，一种如上任一项所述的脉动载荷暂堵压裂模拟方法，包括以下步骤：

步骤1）将工作流体、混合好的暂堵剂储预置在中间容器中；

步骤2）实验开始时，启动驱替泵，利用高压水推动中间容器的活塞下行，迫使工作流体、混合好的暂堵剂进入实验管线流入脉动载荷发生装置，经过脉动发生装置后，工作液具有脉动载荷并携带混合好的暂堵剂进入模拟井筒，模拟井筒连接多个模拟裂缝，混合好的暂堵剂进入多个模拟裂缝进行暂堵压裂的模拟操作，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况；

步骤3）由于模拟井筒连接暂堵剂量测量装置，每个模拟裂缝分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，结合控制中心采集的信息可直观展示暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程，用于模拟不同暂堵剂、裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度下暂堵剂流动分布状态。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明提出了一种脉动载荷暂堵转向压裂新技术，为暂堵转向压裂提供了新的技术手段与方法，为脉动作用下暂堵转向压裂参数设计、工艺优化提供技术支撑，该方法有利于提高暂堵压裂施工效果，前期研究和现场试验施工设计、应用效果分析表明，该技术应用前景广阔；

（2）本发明装置与方法可真实模拟脉动暂堵压裂，操作安全、简单、自动化程度及结果可信度高，并且测试过程成本低；

（3）本发明装置结构简单、新颖、操作方便、自动化程度高，并大大提高了工作效率。

附图说明

图1、本发明一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置的结构示意图；

图2、本发明模拟裂缝的正面结构示意图；

图3、本发明模拟裂缝的侧面结构示意图。

附图标记说明：

1-驱替泵，2-中间容器，3-脉动伺服电机，4-脉动伺服控制器，5-脉动伺服阀，6-模拟井筒，7-暂堵剂量测量装置，8-控制中心，9-压力测量器，10-压力传感器，11-模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，12-模拟裂缝，13-恒温箱，14-模拟裂缝夹持器，15-模拟裂缝加压弹簧，16-弹簧安装板，17-模拟裂缝平板，18-转轴。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

实施例2

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

实施例3

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

如图1所示，优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4和脉动伺服阀5，其中脉动伺服控制器4连接脉动伺服电机3，所述脉动伺服电机3连接脉动伺服阀5，其中脉动伺服阀5的输入端连接多个中间容器2，其中脉动伺服阀5的输出端连接模拟井筒6，所述脉动伺服控制器4连接控制中心8。

实施例4

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

如图1所示，优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4和脉动伺服阀5，其中脉动伺服控制器4连接脉动伺服电机3，所述脉动伺服电机3连接脉动伺服阀5，其中脉动伺服阀5的输入端连接多个中间容器2，其中脉动伺服阀5的输出端连接模拟井筒6，所述脉动伺服控制器4连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6竖直设置，其中模拟井筒6上端连接暂堵剂量测量装置7，所述模拟井筒6下端连接多个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12沿模拟井筒6的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量7装置包括第一变送器、第一流量管和第一驱动线圈探测器，其中第一流量管套接于模拟井筒上端，所述第一流量管内腔上下两端安装有第一驱动线圈探测器，其中第一驱动线圈探测器与第一变送器连接，所述第一变送器与控制中心8连接，所述控制中心8包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。

实施例5

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

如图1所示，优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4和脉动伺服阀5，其中脉动伺服控制器4连接脉动伺服电机3，所述脉动伺服电机3连接脉动伺服阀5，其中脉动伺服阀5的输入端连接多个中间容器2，其中脉动伺服阀5的输出端连接模拟井筒6，所述脉动伺服控制器4连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6竖直设置，其中模拟井筒6上端连接暂堵剂量测量装置7，所述模拟井筒6下端连接多个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12沿模拟井筒6的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量7装置包括第一变送器、第一流量管和第一驱动线圈探测器，其中第一流量管套接于模拟井筒上端，所述第一流量管内腔上下两端安装有第一驱动线圈探测器，其中第一驱动线圈探测器与第一变送器连接，所述第一变送器与控制中心8连接，所述控制中心8包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6上设有多个模拟炮眼，其中每个模拟炮眼连接一个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12与模拟井筒6的连接处设有模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11包括第二变送器、第二流量管和第二驱动线圈探测器，其中第二流量管套接于模拟裂缝靠近模拟井筒的一端，所述第二流量管内腔上下两端安装有第二驱动线圈探测器，其中第二驱动线圈探测器与第二变送器连接，所述第二变送器与控制中心8连接。

实施例6

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

如图1所示，优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4和脉动伺服阀5，其中脉动伺服控制器4连接脉动伺服电机3，所述脉动伺服电机3连接脉动伺服阀5，其中脉动伺服阀5的输入端连接多个中间容器2，其中脉动伺服阀5的输出端连接模拟井筒6，所述脉动伺服控制器4连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6竖直设置，其中模拟井筒6上端连接暂堵剂量测量装置7，所述模拟井筒6下端连接多个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12沿模拟井筒6的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量7装置包括第一变送器、第一流量管和第一驱动线圈探测器，其中第一流量管套接于模拟井筒上端，所述第一流量管内腔上下两端安装有第一驱动线圈探测器，其中第一驱动线圈探测器与第一变送器连接，所述第一变送器与控制中心8连接，所述控制中心8包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。数据处理软件为现有的，这里仅作为工具进行使用。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6上设有多个模拟炮眼，其中每个模拟炮眼连接一个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12与模拟井筒6的连接处设有模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11包括第二变送器、第二流量管和第二驱动线圈探测器，其中第二流量管套接于模拟裂缝靠近模拟井筒的一端，所述第二流量管内腔上下两端安装有第二驱动线圈探测器，其中第二驱动线圈探测器与第二变送器连接，所述第二变送器与控制中心8连接。

如图1所示，优选的，所述模拟裂缝12靠近模拟井筒6的一端还连接压力测量器9和压力传感器10，其中压力传感器10设置于模拟裂缝12上，所述压力传感器10连接压力测量器9，其中压力测量器9连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6和多个模拟裂缝12设置于恒温箱13中。

实施例7

如图1~3所示，本发明公开了一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，包括驱替泵1、中间容器2、脉动载荷发生装置、模拟井筒6、模拟裂缝12、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11和控制中心8，其中驱替泵1连接中间容器2的输入端，所述中间容器2的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒6，所述模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，其中模拟井筒6还连接暂堵剂量测量装置7，其中每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述驱替泵1、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置7、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11分别连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述驱替泵1为多个，所述中间容器2为多个，其中驱替泵1与中间容器2的个数相同，所述每个驱替泵1连接一个中间容器2。

如图1所示，优选的，所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4和脉动伺服阀5，其中脉动伺服控制器4连接脉动伺服电机3，所述脉动伺服电机3连接脉动伺服阀5，其中脉动伺服阀5的输入端连接多个中间容器2，其中脉动伺服阀5的输出端连接模拟井筒6，所述脉动伺服控制器4连接控制中心8。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6竖直设置，其中模拟井筒6上端连接暂堵剂量测量装置7，所述模拟井筒6下端连接多个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12沿模拟井筒6的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量7装置包括第一变送器、第一流量管和第一驱动线圈探测器，其中第一流量管套接于模拟井筒上端，所述第一流量管内腔上下两端安装有第一驱动线圈探测器，其中第一驱动线圈探测器与第一变送器连接，所述第一变送器与控制中心8连接，所述控制中心8包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6上设有多个模拟炮眼，其中每个模拟炮眼连接一个模拟裂缝12，其中模拟裂缝12与模拟井筒6的连接处设有模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，所述模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11包括第二变送器、第二流量管和第二驱动线圈探测器，其中第二流量管套接于模拟裂缝靠近模拟井筒的一端，所述第二流量管内腔上下两端安装有第二驱动线圈探测器，其中第二驱动线圈探测器与第二变送器连接，所述第二变送器与控制中心8连接。

如图1所示，优选的，所述模拟裂缝12靠近模拟井筒6的一端还连接压力测量器9和压力传感器10，其中压力传感器10设置于模拟裂缝12上，所述压力传感器10连接压力测量器9，其中压力测量器9连接控制中心8，所述压力传感器10用于测量暂堵压力。

如图1所示，优选的，所述模拟井筒6和多个模拟裂缝12设置于恒温箱13中。

如图2~3所示，优选的，所述模拟裂缝12包括模拟裂缝夹持器14、模拟裂缝加压弹簧15、弹簧安装板16、模拟裂缝平板17和转轴18，其中模拟裂缝平板17包括模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板一端开口，另一端通过转轴18固定，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板开口端靠近模拟井筒6，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板设置于模拟裂缝夹持器14中，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板与模拟裂缝夹持器14接触的部分进行端面线密封，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板分别与模拟裂缝夹持器14之间设有模拟裂缝加压弹簧15，其中模拟裂缝加压弹簧15通过弹簧安装板16固定于模拟裂缝夹持器14上，所述模拟裂缝加压弹簧15处于压缩状态。所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板形成的裂缝开度可根据试验要求进行加工，所述模拟裂缝平板17与模拟裂缝夹持器14接触部分进行端面线密封，保障注入流体直接进入裂缝，而不会窜流到裂缝平板上部。

如图2~3所示，优选的，所述模拟裂缝夹持器14为长方体结构，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板均为方形板，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板之间的夹角ɑ为：0°<ɑ<45°。

优选的，一种如上任一项所述的脉动载荷暂堵压裂模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将工作流体、混合好的暂堵剂储预置在中间容器2中；

步骤2）实验开始时，启动驱替泵1，利用高压水推动中间容器2的活塞下行，迫使工作流体、混合好的暂堵剂进入实验管线流入脉动载荷发生装置，经过脉动发生装置后，工作液具有脉动载荷并携带混合好的暂堵剂进入模拟井筒6，模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，混合好的暂堵剂进入多个模拟裂缝12进行暂堵压裂的模拟操作，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况；

步骤3）由于模拟井筒6连接暂堵剂量测量装置7，每个模拟裂缝12分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11，结合控制中心8采集的信息可直观展示暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程，用于模拟不同暂堵剂、裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度下暂堵剂流动分布状态。

本发明驱替泵1、中间容器2、脉动伺服电机3、脉动伺服控制器4、脉动伺服阀5、暂堵剂量测量装置7、压力测量器9、压力传感器10、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置11均为现有技术。

本发明的工作原理如下：

本发明驱替泵1启动利用高压水推动中间容器2的活塞下行，迫使工作流体、混合好的暂堵剂进入实验管线流入脉动载荷发生装置的脉动伺服阀5，经过脉动伺服控制器4控制脉动伺服电机3使工作液具有脉动载荷，工作液具有脉动载荷后携带混合好的暂堵剂进入模拟井筒6，模拟井筒6连接多个模拟裂缝12，混合好的暂堵剂进入多个模拟裂缝12进行暂堵压裂的模拟操作，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况，最后结合控制中心8采集的信息可直观展示暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程，用于模拟不同暂堵剂、裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度下暂堵剂流动分布状态。

本发明提出了一种脉动载荷暂堵转向压裂新技术，为暂堵转向压裂提供了新的技术手段与方法，为脉动作用下暂堵转向压裂参数设计、工艺优化提供技术支撑，该方法有利于提高暂堵压裂施工效果，前期研究和现场试验施工设计、应用效果分析表明，该技术应用前景广阔。

本发明装置与方法可真实模拟脉动暂堵压裂，操作安全、简单、自动化程度及结果可信度高，并且测试过程成本低；本发明装置结构简单、新颖、操作方便、自动化程度高，并大大提高了工作效率。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：包括驱替泵、中间容器、脉动载荷发生装置、模拟井筒、模拟裂缝、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置和控制中心，其中驱替泵连接中间容器的输入端，所述中间容器的输出端连接脉动载荷发生装置的输入端，其中脉动载荷发生装置的输出端连接模拟井筒，所述模拟井筒连接多个模拟裂缝，其中模拟井筒还连接暂堵剂量测量装置，其中每个模拟裂缝分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，所述驱替泵、脉动载荷发生装置、暂堵剂量测量装置、模拟裂缝处暂堵剂量测量装置分别连接控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述驱替泵为多个，所述中间容器为多个，其中驱替泵与中间容器的个数相同，所述每个驱替泵连接一个中间容器。

3.根据权利要求1所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述脉动载荷发生装置包括脉动伺服电机、脉动伺服控制器和脉动伺服阀，其中脉动伺服控制器连接脉动伺服电机，所述脉动伺服电机连接脉动伺服阀，其中脉动伺服阀的输入端连接多个中间容器，其中脉动伺服阀的输出端连接模拟井筒，所述脉动伺服控制器连接控制中心。

4.根据权利要求1所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟井筒竖直设置，其中模拟井筒上端连接暂堵剂量测量装置，所述模拟井筒下端连接多个模拟裂缝，其中模拟裂缝沿模拟井筒的周边均匀设置，所述暂堵剂量测量装置与控制中心连接，所述控制中心包括计算机和数据处理软件，其中数据处理软件安装于计算机可以储存不同暂堵剂的裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度和压力参数。

5.根据权利要求4所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟井筒上设有多个模拟炮眼，其中每个模拟炮眼连接一个模拟裂缝，其中模拟裂缝与模拟井筒的连接处设有模拟裂缝处暂堵剂量测量装置。

6.根据权利要求5所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟裂缝靠近模拟井筒的一端还连接压力测量器和压力传感器，其中压力传感器设置于模拟裂缝上，所述压力传感器连接压力测量器，其中压力测量器连接控制中心。

7.根据权利要求6所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟井筒和多个模拟裂缝设置于恒温箱中。

8.根据权利要求7所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟裂缝包括模拟裂缝夹持器、模拟裂缝加压弹簧、弹簧安装板、模拟裂缝平板和转轴，其中模拟裂缝平板包括模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板一端开口，另一端通过转轴固定，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板开口端靠近模拟井筒，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板设置于模拟裂缝夹持器中，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板与模拟裂缝夹持器接触的部分进行端面线密封，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板分别与模拟裂缝夹持器之间设有模拟裂缝加压弹簧，其中模拟裂缝加压弹簧通过弹簧安装板固定于模拟裂缝夹持器上，所述模拟裂缝加压弹簧处于压缩状态。

9.根据权利要求8所述的一种脉动载荷暂堵压裂模拟装置，其特征在于：所述模拟裂缝夹持器为长方体结构，所述模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板均为方形板，其中模拟裂缝上平板和模拟裂缝下平板之间的夹角ɑ为：0°<ɑ<45°。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的脉动载荷暂堵压裂模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将工作流体、混合好的暂堵剂储预置在中间容器中；

步骤2）实验开始时，启动驱替泵，利用高压水推动中间容器的活塞下行，迫使工作流体、混合好的暂堵剂进入实验管线流入脉动载荷发生装置，经过脉动发生装置后，工作液具有脉动载荷并携带混合好的暂堵剂进入模拟井筒，模拟井筒连接多个模拟裂缝，混合好的暂堵剂进入多个模拟裂缝进行暂堵压裂的模拟操作，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况；

步骤3）由于模拟井筒连接暂堵剂量测量装置，每个模拟裂缝分别连接模拟裂缝处暂堵剂量测量装置，结合控制中心采集的信息可直观展示暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程，用于模拟不同暂堵剂、裂缝尺度、排量、暂堵剂浓度下暂堵剂流动分布状态。