CN112432875B - 岩心组件、测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岩心组件，用于测量岩心支撑剂回流率，包括：壳体，壳体的一端具有开口并且开口安有端头；套筒，套筒的两端设有进口堵头和出口堵头，进口堵头设有驱替介质注入口和压力监测口，出口堵头和端头固定并且出口堵头和端头设有同轴的驱替介质排出口，驱替介质注入口和排出口用于与驱替介质加压单元连接，驱替介质注入压力监测口用于与压力采集单元连接；套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口端筛网；柱塞状岩心内设有模拟裂缝；支撑剂收纳岩心设有收纳腔。本发明还提供一种测量系统和测量方法。本发明操作简单，无需CT扫描即可测出支撑剂的实际回流率，降低了实验成本。

Description

岩心组件、测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及油气田储层压裂技术领域，尤其涉及一种用于测量岩心支撑剂回流率的岩心组件、测量系统及测量方法。

背景技术

在油藏开采中，低渗、特低渗油气资源非常丰富，大概可以占油藏总储量的70％以上，但是，这类油气藏储层极为致密，常需进行大规模体积压裂形成流体渗流通道，以便释放出储层中的油气资源。然而在压裂过程中形成的裂缝在储层有效应力的作用下会快速闭合，导致产量增加后迅速下降，难以稳产。为了解决该问题，现场施工常在压裂液中混入支撑剂，以达到有效支撑压开的裂缝，延长渗流通道稳定性的目的。但压裂结束后常需进行压裂液返排，若返排速度过快，返排过程中由于压裂液的携带作用导致支撑剂发生回流，会减弱支撑效果，且支撑剂大量堵塞压裂井井底掩埋射孔，容易导致产量迅速降低；若返排速度过慢，压裂液滞留于储层中，导致滤失极为严重，影响后期开采。因此，亟需开展相关的室内实验研究，以期为现场制定合理的压裂返排制度提供理论指导。

在相关技术中，实验室使用的岩心支撑剂回流率实验测量系统，主要采用CT扫描的方式来进行测量。具体的，在回流过程中，CT扫描设备按照时间节点分阶段对岩心中的支撑剂进行扫描，从而得到支撑剂回流时在岩心裂缝中的分布图，然后通过数学计算得到支撑剂的回流率。

但是，由于CT扫描系统不仅价格昂贵而且CT扫描有许多步骤，导致这种方式在实验室的使用率并不高，有必要提供一种成本低、操作简单的岩心支撑剂回流率测量方法及装置。

发明内容

本发明提供一种用于测量岩心支撑剂回流率的岩心组件、测量系统及测量方法，用以解决现有技术中对岩心支撑剂回流率的测量成本高、操作复杂的问题。

一方面，提供一种岩心组件，用于测量岩心支撑剂回流率，包括：壳体，所述壳体的一端具有开口并且所述开口安装有端头；所述壳体的壳壁上设置有围压液注入口、围压液排出口以及压力检测口，所述围压液注入口和围压液排出口用于与围压液加压单元连接，所述压力检测口用于与压力采集单元连接；套筒，所述套筒的一端设有进口堵头，所述套筒的另一端设有出口堵头，所述进口堵头设置有驱替介质注入口和驱替介质注入压力监测口，所述出口堵头和所述端头固定并且所述出口堵头和所述端头设置有同轴的驱替介质排出口，所述驱替介质注入口和驱替介质排出口用于与驱替介质加压单元连接，所述驱替介质注入压力监测口用于与压力采集单元连接；所述套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口端筛网；所述柱塞状岩心内设有模拟裂缝，所述模拟裂缝用于填充支撑剂；所述支撑剂收纳岩心设有收纳腔，用于收纳从所述裂缝内流出的支撑剂。

在一种可能地实现方式中，所述支撑剂收纳岩心的收纳腔包括连通设置的小直径容纳腔和大直径容纳腔，所述小直径容纳腔靠近所述柱塞状岩心设置。

在一种可能地实现方式中，所述容纳腔的开口端被构造成扩口。

在一种可能地实现方式中，所述套筒为热塑性材料制成的套筒，所述套筒通过加热与所述柱塞状岩心和所述收纳岩心的侧壁紧贴在一起。

在一种可能地实现方式中，所述支撑剂为陶粒和/或石英砂。

在一种可能地实现方式中，所述柱塞状岩心由整块的圆柱形岩心剖切后粘接制成。

另一方面，提供一种测量系统，用于测量岩心支撑剂回流率，包括驱替介质加压单元、围压液加压单元、压力采集单元以及上述所述的岩心组件。

在一种可能地实现方式中，还包括支架，所述岩心组件的壳体通过旋钮可转动的安装在所述支架上。

另一方面，提供一种测量方法，用于测量岩心支撑剂回流率，采用上述所述的测量系统，包括：向岩心组件的壳体内注入围压液；向岩心组件的套筒内注入驱替介质，其中，所述套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有柱塞状岩心和支撑剂收纳岩心，所述柱塞状岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于填充支撑剂的模拟裂缝，所述支撑剂收纳岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于收纳支撑剂的收纳腔；对所述收纳岩心内收纳的支撑剂进行称量，根据称量得到的收纳岩心内支撑剂的重量与加入柱塞状岩心的支撑剂的总重量计算得到支撑剂的回流率。

在一种可能地实现方式中，还包括：将进口堵头、进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口堵头用热塑性橡胶套筒包裹，并对所述热塑性橡胶套筒加热，直至所述热塑性橡胶套筒的尺寸不再减小。

本发明提供的一种用于测量岩心支撑剂回流率的岩心组件、测量系统及测量方法。进行岩心支撑剂回流实验时，岩心组件的壳体内注入围压液可以用来模拟柱塞状岩心的外部压力，驱替介质可以通过套筒内柱塞状岩心和支撑剂收纳岩心来模拟支撑剂在柱塞状岩心中回流过程，通过支撑剂收纳岩心中的收纳腔和出口端筛网的设置，两者配合使得随驱替介质流动带出位于柱塞状岩心内模拟裂缝中的支撑剂收纳于收纳岩心内的收纳腔中，进而只需对收纳岩心内收纳的支撑剂进行称量，根据称量得到的收纳岩心内支撑剂的重量与加入柱塞状岩心的支撑剂的总重量计算得到支撑剂的回流率。本发明型操作简单、无需CT扫描即可测出支撑剂的回流率，降低了成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例提供的一种岩心组件的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种收纳岩心的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种壳体的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种测量系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种支架结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种测量方法的流程框图。

附图标记：

10-岩心组件；

20-壳体；201-开口；202-围压液注入口；203-围压液排出口；204-围压液压力检测口；

30-端头；

40-套筒；

50-进口堵头；

501-驱替介质注入口；502-驱替介质注入压力监测口；

60-出口堵头；

601-驱替介质排出口；

70-进口端筛网；

80-柱塞状岩心；

801-裂缝；

90-收纳岩心；

901-小直径容纳腔；902-大直径容纳腔；903-扩口；

100-出口端筛网；

110-支撑剂；

120-支架；

1201-底座；1202-第一X形连接杆；1203-竖杆；1204-第二X形连接杆；1205-旋钮；

130-围压液加压单元；

140-驱替介质加压单元；

150-压力采集单元。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

现有的实验室使用的岩心支撑剂回流率实验测量系统，主要采用CT扫描的方式来进行测量。在回流过程中，CT扫描设备按照时间节点分阶段对岩心中的支撑剂进行扫描，从而得到支撑剂回流时在岩心裂缝中的分布图，然后通过数学计算得到支撑剂的回流率。由于CT扫描系统不仅价格昂贵而且CT扫描有许多步骤，导致这种方式在实验室的使用率并不高。而对于支撑剂回流问题其实是指在实验过程中位于岩心裂缝中的支撑剂被冲出，从而导致支撑剂在岩心裂缝中的质量发生变化，而这个质量的减少量与原始支撑剂的质量比值就是回流率。那么在现有的支撑剂回流实验的基础上首先是记录原始的支撑剂总量，然后去收集在实验过程中从支撑剂岩心裂缝中冲出的支撑剂，并且能够实验结束后进行称重，从而可以得到岩心裂缝中支撑剂回流率。

有鉴于此，本公开在套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设置进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口端筛网，其中，柱塞状岩心的裂缝填充支撑剂，可以先称量好其支撑剂的重量，而收纳岩心收纳从所述裂缝内流出的支撑剂，进口端筛网和出口端筛网避免支撑剂流入管道导致质量流失，实验后只需测量收纳岩心中的支撑剂质量即可，通过收纳岩心中的支撑剂质量与初始的支撑剂比值即可得出本次支撑剂回流率，从而可以不使用CT扫描，便捷快速的测出支撑剂回流率，降低了实验成本。

下面结合附图，对本发明的典型实现方式进行介绍，以便本领域技术人员能更清晰地了解本公开的方案。需要指出的是，下文中介绍的不同实现方式中的某个或者某些结构可以相互替换，并且本公开的实现方式也不仅限于下述示例，在上述构思下，本领域技术人员还可以根据下文中的示例得到其他可能的实现方式，这些实现方式同样应当视为本公开的内容。

图1为本实施例提供的一种岩心组件的剖视结构示意图；图2为本实施例提供的一种收纳岩心的剖视结构示意图；图3为本实施例提供的一种壳体的剖视结构示意图。

如图1-3所示，本实施例提供一种岩心组件10，其用于测量岩心支撑剂回流率。岩心组件10包括：壳体20，壳体20的一端具有开口201并且开口安装有端头30；壳体20的壳壁上设置有围压液注入口202、围压液排出口203以及围压液压力检测口204，围压液注入口202和围压液排出口203用于与围压液加压单元130连接，围压液压力检测口204用于与压力采集单元150连接；套筒40，套筒40的一端设有进口堵头50，套筒40的另一端设有出口堵头60，进口堵头50设置有驱替介质注入口501和驱替介质注入压力监测口502，出口堵头60和端头30固定并且出口堵头60和端头30设置有同轴的驱替介质排出口601，驱替介质注入口501和驱替介质排出口601用于与驱替介质加压单元140连接，驱替介质注入驱替介质压力监测口502用于与压力采集单元150连接；套筒40内沿进口堵头50向出口堵头60的方向依次设有进口端筛网70、柱塞状岩心80、支撑剂收纳岩心90和出口端筛网100；柱塞状岩心80内设有模拟裂缝801，模拟裂缝801用于填充支撑剂110；支撑剂收纳岩心90设有收纳腔，用于收纳从所述裂缝801内流出的支撑剂110。

具体的，通过套筒40、进口堵头50和出口堵头60将进口端筛网70、柱塞状岩心80、收纳岩心90、出口段筛网100形成的整体密封连接，通过出口堵头60与端头30固接，而端头30安装在壳体20的开口端201处，从而将套筒40、进口堵头50和出口堵头60将进口端筛网70、柱塞状岩心80、收纳岩心90、出口段筛网100组装而成的整体结构置于壳体20与端头30形成的密闭内腔中，通过围压液加压单元130对壳体20注入围压液、通过驱替介质加压单元140使得驱替介质从进口堵头50的驱替介质注入口501然后依次通过柱塞状岩心80和收纳岩心90并经过出口堵头60的驱替介质排出口601排出，从而来模拟在柱塞状岩心80中的支撑剂110的返排回流过程，实验结束后通过收集收纳岩心90中的支撑剂110的质量与初始支撑剂110质量比较即可快速得出本次支撑剂110的回流率。

请参考图1和图3，本实施例的岩心组件10包括壳体20，壳体20的一端具有开口201并且开口安装有端头30。壳体20例如可以采用不锈钢材质，例如可以是304型、316型、316L型合金，可以通过焊接的方式将不锈钢钢板做成一端开口201的水桶状的壳体20；端头30的材质也可以采用不锈钢材质，例如可以是304型、316型、316L型合金，可以通过对不锈钢钢板切割制成。壳体20与端头30形成的空腔中注入围压液用来模拟实验过程中柱塞状岩心80外围的压力。因壳体20中需要注入围压液，因此开口201和端头30需要固定密封连接，例如可以在开口201的内端设置内螺纹，端头30的外端设置与开口201内端内螺纹配合的外螺纹，同时在端头30上还可以设置有密封垫，能够使得端头30与壳体20固定密封连接。

在实验过程中，通过围压液加压单元130将围压液沿着壳体20上的围压液注入口202注入壳体20，同时通过压力采集单元150监测围压液在壳体20中的压力状况，通过压力采集单元150采集的壳体20中的围压液的压力状况来反馈到实验室的主控器(图中未画出)，此处主控器可以是计算机，通过主控器根据围压液的围压来调整具体的围压液的注入或者排除。

需要说明的是，壳体20的一端开口201的设置，还具有快速添加围压液的优点。对于支撑剂返排回流实验的围压液的注入，现有的实验装置主要是通过围压液加压单元130中的加压泵将围压液注入壳体20中，通常需要较长时间，而壳体20的一端开口201可以在提前将大部分围压液直接倒入壳体20中，然后经过端头30与壳体20的开口201固定密封连接，实现快速注入围压液，降低了围压液的注入时间。

继续参考图1，套筒40的一端设有进口堵头50，套筒40的另一端设有出口堵头60，出口堵头60和端头30固定且套筒40内沿进口堵头50向出口堵头60的方向依次设有进口端筛网70、柱塞状岩心80、支撑剂收纳岩心90和出口端筛网100。柱塞状岩心80内设有模拟裂缝801，模拟裂缝801用于填充支撑剂110；支撑剂收纳岩心90设有收纳腔，用于收纳从裂缝801内流出的支撑剂110。

示意性地，套筒40可以是横截面为圆形的两端开口的筒形结构，例如可以是采用热塑性塑料制成的橡胶管。容易理解，套筒40要具有一定的强度，以便由套筒40、进口堵头50、进口端筛网70、柱塞状岩心80、支撑剂收纳岩心90、出口端筛网100和出口堵头60装配而成的整体结构能够水平固接在端头30上，其中上述装配结构的固接例如可以是通过出口堵头60与端头30的固接实现的，示例性地，出口堵头60与端头30螺纹连接。进口堵头50和出口堵头60可以采用不锈钢材质，例如可以是304型、316型、316L型合金，可以通过对不锈钢钢板切割制得，此处套筒40横截面为圆形，那么进口堵头50和出口堵头60也相应的采用圆形，同时进口堵头50和出口堵头60的外径略大于套筒40的内径。进口堵头50和出口堵头60的外径略大于套筒40的内径，同时套筒40具有一定的弹性，可以使得进口堵头50和出口堵头60将套筒40密封起来。从而将套筒内40内的柱塞状岩心80和收纳岩心90与围压液隔离开。

在一些可选地实现方式中，套筒40为热塑性材料制成的套筒40，套筒40通过加热与柱塞状岩心80和所述收纳岩心90的侧壁紧贴在一起。套筒40为了能够支撑套筒40内的进口堵头50、进口端筛网70、柱塞状岩心80、支撑剂收纳岩心90、出口端筛网100和出口堵头60，套筒40可以采用固定的直径。在其他一些示例中，套筒40也可以采用能够变直径的设置，例如，套筒40由热塑性材料制成，通过对热塑性材料进行加热，然后通过挤压即可使热塑性材料贴紧柱塞状岩心80和收纳岩心90，从而使得套筒40、进口端筛网70、柱塞状岩心80、支撑剂收纳岩心90和出口端筛网100形成一个大致一体的结构。

进口端筛网70和出口端筛网100可以根据柱塞状岩心80中的支撑剂110具体尺寸来定的。在一些示例中，进口端筛网70和出口端筛网100的网孔略小于支撑剂110的最小颗粒粒径。进口端筛网70可以通过粘贴的方式与柱塞状岩心80固接，也可以直接贴合在柱塞状岩心80的一端而通过进口堵头50向套筒40内压紧来实现其定位。同理，出口端筛网100也可以通过粘贴的方式与收纳岩心90固接，或者直接贴合在收纳岩心90的一段而通过出口堵头60向套筒40内压紧来实现其定位。

继续参照图1，在一些可选地实现方式中，柱塞状岩心80由整块的圆柱形岩心剖切后粘接制成。例如，可以选取长度为4～8cm，直径为2.5cm～3.8cm的柱塞状岩心80，柱塞状岩心80可以采用深层岩心材质，沿中心轴将柱塞状岩心80劈成两半，设定两半柱塞状岩心80的距离，同时用胶带缠在一起形成裂缝801。通过设定两半柱塞状岩心80的距离，同时用胶带缠在一起形成的裂缝801，可以根据支撑剂110的质量来对裂缝801进行调整，可以对多种质量的支撑剂110进行模拟。

请参考图1和图2，在一些可选地实现方式中，收纳岩心90的收纳腔包括连通设置的小直径容纳腔901和大直径容纳腔902，小直径容纳腔901靠近所述柱塞状岩心80设置。收纳岩心90也可以采用深层岩心材质，小直径容纳腔901和大直径容纳腔902都是用于收纳随驱替介质流动而带来的支撑剂110，而小直径容纳腔901靠近柱塞状岩心80，大直径容纳腔902远离柱塞状岩心80，使得在支撑剂返排回流时，由于直径发生变化，从而可以有效阻止支撑剂在返排回流时重新进入柱塞状岩心80的模拟裂缝801中。

可选地，容纳腔的开口端被构造成扩口903。在支撑剂回流率测量的实验中，扩口903的设置增大了小直径容纳腔901与柱塞状岩心80的模拟裂缝801的接触面积，更有利于小直径容纳腔901收纳随着驱替介质的流动带来的支撑剂。

需要指出的是，在一些可选地实现方式中，支撑剂110为陶粒和/或石英砂。为了具有良好的支撑作用及导流作用，本实施例中，陶粒的粒径可以选择40/70目，石英砂的粒径为70/100，两者的重量比按照7：3的方式进行混合，混合均匀后制得支撑剂110。

图4为本实施例提供的一种测量系统的结构示意图。如图4所示，本实施例还提供一种测量系统，其用于测量岩心支撑剂回流率。该测量系统包括驱替介质加压单元140、围压液加压单元130、压力采集单元150以及上述的岩心组件10。驱替介质加压单元140、围压液加压单元130、压力采集单元150均为现有技术，此处不再赘述其组成结构。测量系统是通过围压液加压单元130对壳体20注入围压液、通过驱替介质加压单元140使得驱替介质从进口堵头50的驱替介质注入口501然后依次通过柱塞状岩心80和收纳岩心90并经过出口堵头60的驱替介质排出口601排出，从而来模拟在柱塞状岩心80中的支撑剂110的返排回流过程，实验结束后通过收集收纳岩心90中的支撑剂110的质量与初始支撑剂110质量比较即可快速得出本次支撑剂110的回流率。

图5为本实施例提供的一种支架的结构示意图。如图5所示，在一些可选地实现方式中，测量系统还包括支架120，岩心组件10的壳体20通过旋钮1205可转动的安装在支架120上。示意性地，支架120可以包括底座1201，底座1201可以通过四根支杆首尾相连焊接组成，底座1201为长方形，在长方形底座1201上焊接第一X形连接杆1202，第一X形连接杆1202的四个外端分别与长方形底座1201的四个转角焊接，在第一X形连接杆1202与长方形底座1201的两个短边之间、在第一X形连接杆1202上分别设有横杆，横杆上相应焊接竖杆1203，在两个竖杆之间、沿竖直方向上设有第二X形连接杆1204，在第二X形连接杆1204的连接处设有旋钮1205，旋钮1205与第二X形连接杆1204可转动连接。将岩心组件10固接在旋钮1205上，此处固接可以采用螺栓将岩心组件10固接在旋钮1205上，旋钮1205可以是人工驱动也可以是机械驱动，通过转动旋钮1205是的固定在其上的岩心组件10倾斜至设定角度，用来模拟不用角度裂缝801的返排回流过程。当然为了配合岩心组件10可以随着支架120上的旋钮1205转动，岩心组件10与围压液加压单元130、驱替介质加压单元140、压力采集单元150之间通过对应的软管来连接。当旋钮1205转动时，岩心组件10随着转动，此时相应的软管发生变形，使得岩心组件10与围压液加压单元130、驱替介质加压单元140、压力采集单元150继续保持连接。

图6为本实施例提供的一种测量方法的流程框图。如图6所示，本实施例还提供一种测量方法，用于测量岩心支撑剂回流率，其采用上述的测量系统。测量方法包括以下步骤：

S1、向岩心组件的壳体内注入围压液。

具体的，围压液通过围压液加压单元注入到岩心组件的壳体内，其中，壳体可以是一端封闭、另一端开口的筒形结构，在壳体的开口端设有端头，以便壳体和端头围合成用于容纳围压液和岩心样品的密闭容纳腔。在壳体的壳壁上设置有围压液注入口和围压液排出口，围压液注入口和围压液排出口与围压液加压单元连接。在注入围压液的时候还可以通过压力采集单元采集壳体内围压液的压力。

例如，在加入围压液时，通过围压液加压单元的驱动泵向岩心组件中的壳体内注入围压液，使压力达到指定值后将回压设定到与其相对应的值。

S2、向岩心组件的套筒内注入驱替介质，其中，套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有柱塞状岩心和支撑剂收纳岩心，柱塞状岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于填充支撑剂的模拟裂缝，支撑剂收纳岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于收纳支撑剂的收纳腔；

具体的，在制作柱塞状岩心时，可以选取长度为4～8cm，直径为2.5cm～3.8cm的柱塞状岩心，该柱塞状岩心可以采用深层岩心材质，沿中心轴将柱塞状岩心劈成两半，设定两半柱塞状岩心的距离，同时用胶带缠在一起形成裂缝。然后，将带有裂缝的柱塞状岩心竖直放置且在其下端由上向下依次放置进口端筛网和进口堵头。接下来，将称量好的支撑剂置入裂缝中，本实例中支撑剂为陶粒和石英砂混合组成，其中陶粒和石英砂的重量比按照7：3的方式进行混合，陶粒的粒径可以选择40/70目，石英砂的粒径为70/100，之后在柱塞状岩心的上端放置收纳岩心，在收纳岩心上端放置出口端筛网和出口堵头，然后将套筒放入壳体内并与端头固接。

可选地，当套筒采用热塑性材料时，在将进口堵头、进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口堵头用热塑性橡胶套筒包裹之后，可以对热塑性橡胶套筒进行加热，直至热塑性橡胶套筒的尺寸不再减小。如此，可以使得套筒与柱塞状岩心和收纳岩心紧密贴合在一起，有利于岩心样品的密封性。

驱替介质，例如可以是压裂液，其通过驱替介质加压单元从进口堵头的驱替介质注入口注入套筒内，然后依次通过柱塞状岩心和收纳岩心并经过出口堵头的驱替介质排出口排出到驱替介质加压单元，从而来模拟在柱塞状岩心中的支撑剂的返排回流过程。在注入驱替介质的时候还可以通过压力采集单元采集套筒内驱替介质的压力。

例如，开驱替介质加压单元中的驱动泵，使驱替介质以某一设定的压力或速度注入柱塞状岩心和收纳岩心中；驱替介质流动达到设定的时间或设定的流量后，先降低驱替介质入口压力，再降低围压，之后通过壳体上的围压液排出口将围压液放出。

S3、对收纳岩心内收纳的支撑剂进行称量，根据称量得到的收纳岩心内支撑剂的重量与加入柱塞状岩心的支撑剂的总重量计算得到支撑剂的回流率。

例如，通过旋拧旋转支架的旋钮，使得岩心组件至水平方向，取出端头，用裁纸刀割开套筒，取出收纳岩心，将回流至其中的支撑剂倒出并烘干，称量支撑剂总质量，然后分筛出各类型支撑剂并称重，计算支撑剂回流率。支撑剂总回流率ε₀＝m′₀÷m₀×100％；各类型支撑剂回流率：ε_i＝m′_i÷m_i×100％，其中支撑剂总质量m₀'、分筛出各类型支撑剂并称重为m_i'、倒入支撑剂的总质量为m₀、各类型支撑剂质量m_i。

具体的，制作5个柱塞状岩心，5个柱塞状岩心的具体尺寸见表1，之后分别为然后向对应标号的柱塞状岩心中的裂缝中填入相应质量支撑剂，其中支撑剂由陶粒和石英砂两者的重量比按照7：3的方式进行混合而成，且陶粒的粒径选择40/70目，石英砂的粒径为70/100；各柱塞状岩心中的支撑剂填质量见表1；将制备好的1-5号柱塞状岩心分别放入支撑剂回流率测定系统，其中支撑剂的铺砂浓度2kg/m²，各个柱塞状岩心的缝间距均为0.137cm，围压设定为30MPa，驱替介质为压裂液，驱替速度为0.5ml/min，1-5号柱塞状岩心的流压分别为20、15、10、5、0MPa，驱替30h后，卸载系统各处压力，从壳体侧面放出围压液，缓慢取出端头，用裁纸刀割开热塑性橡皮套筒，取出收纳岩心，将回流至其中的支撑剂倒出并烘干，称量支撑剂总质量，然后分筛出各类型支撑剂并称重，计算支撑剂回流率，结果如表1所示。

表1柱塞状岩心内支撑剂回流率测定实验表

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (9)

1.一种岩心组件，用于测量岩心支撑剂回流率，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的一端具有开口并且所述开口安装有端头；所述壳体的壳壁上设置有围压液注入口、围压液排出口以及压力检测口，所述围压液注入口和围压液排出口用于与围压液加压单元连接，所述压力检测口用于与压力采集单元连接；

套筒，所述套筒的一端设有进口堵头，所述套筒的另一端设有出口堵头，所述进口堵头设置有驱替介质注入口和驱替介质注入压力监测口，所述出口堵头和所述端头固定并且所述出口堵头和所述端头设置有同轴的驱替介质排出口，所述驱替介质注入口和驱替介质排出口用于与驱替介质加压单元连接，所述驱替介质注入压力监测口用于与压力采集单元连接；所述套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口端筛网；所述柱塞状岩心内设有模拟裂缝，所述模拟裂缝用于填充支撑剂；所述支撑剂收纳岩心设有收纳腔，用于收纳从所述裂缝内流出的支撑剂；

所述支撑剂收纳岩心的收纳腔包括连通设置的小直径容纳腔和大直径容纳腔，所述小直径容纳腔靠近所述柱塞状岩心设置。

2.根据权利要求1所述的岩心组件，其特征在于，所述小直径容纳腔的开口端被构造成扩口。

3.根据权利要求1所述的岩心组件，其特征在于，所述套筒为热塑性材料制成的套筒，所述套筒通过加热与所述柱塞状岩心和所述收纳岩心的侧壁紧贴在一起。

4.根据权利要求1-3任一项所述的岩心组件，其特征在于，所述支撑剂为陶粒和/或石英砂。

5.根据权利要求4所述的岩心组件，其特征在于，所述柱塞状岩心由整块的圆柱形岩心剖切后粘接制成。

6.一种测量系统，用于测量岩心支撑剂回流率，其特征在于，包括驱替介质加压单元、围压液加压单元、压力采集单元以及权利要求1-5任一项所述的岩心组件。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，还包括支架，所述岩心组件的壳体通过旋钮可转动的安装在所述支架上。

8.一种测量方法，用于测量岩心支撑剂回流率，采用权利要求6或7所述的测量系统，其特征在于，

向岩心组件的壳体内注入围压液；

向岩心组件的套筒内注入驱替介质，其中，所述套筒内沿进口堵头向出口堵头的方向依次设有柱塞状岩心和支撑剂收纳岩心，所述柱塞状岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于填充支撑剂的模拟裂缝，所述支撑剂收纳岩心沿进口堵头向出口堵头的方向设有用于收纳支撑剂的收纳腔；

对所述收纳岩心内收纳的支撑剂进行称量，根据称量得到的收纳岩心内支撑剂的重量与加入柱塞状岩心的支撑剂的总重量计算得到支撑剂的回流率。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，还包括：

将进口堵头、进口端筛网、柱塞状岩心、支撑剂收纳岩心和出口堵头用热塑性橡胶套筒包裹，并对所述热塑性橡胶套筒加热，直至所述热塑性橡胶套筒的尺寸不再减小。

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