CN113447484B - 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法 - Google Patents

一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113447484B
CN113447484B CN202110759355.9A CN202110759355A CN113447484B CN 113447484 B CN113447484 B CN 113447484B CN 202110759355 A CN202110759355 A CN 202110759355A CN 113447484 B CN113447484 B CN 113447484B
Authority
CN
China
Prior art keywords
block
fracturing fluid
pipeline
mass
crack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110759355.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113447484A (zh
Inventor
吕明锟
郭天魁
曲占庆
郭畅
陈铭
刘晓强
王云鹏
李群
甘伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN202110759355.9A priority Critical patent/CN113447484B/zh
Publication of CN113447484A publication Critical patent/CN113447484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113447484B publication Critical patent/CN113447484B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/28—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring areas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0003—Composite materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8405—Application to two-phase or mixed materials, e.g. gas dissolved in liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048—Hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0244—Tests performed "in situ" or after "in situ" use
    • G01N2203/0246—Special simulation of "in situ" conditions, scale models or dummies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0258—Non axial, i.e. the forces not being applied along an axis of symmetry of the specimen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
    • G01N2203/0647—Image analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置，涉及油气田开发领域。该装置包括压裂液配置模块和团块形成及评价模块，压裂液配置模块用于配置注入压裂液，团块形成及评价模块用于制备团块并原位进行性能评价，实时观察团块的情况。本发明还提出了一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，根据实际储层资料和施工方案设置实验参数，利用压裂液中的支撑剂和纤维制备团块，测试团块的力学性能、返排过程中团块的稳定性以及纤维降解性能，获取团块性能评价参数，评价团块性能。本发明填补了团块制备及原位评价一体化实验装置及方法上的空白，实现了团块性能评价，为指导压裂施工奠定了基础。

Description

一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验 装置及方法
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，具体涉及一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法。
背景技术
油气开发过程中，为了高效开发油气藏，常利用水力压裂对储层进行改造，通过向储层中注入高压流体，促使岩石破裂产生裂缝，并充填支撑剂使得裂缝始终保持一定的宽度，保证生产过程中裂缝具有持续的导流能力。压裂裂缝的导流能力主要通过充填支撑剂层维持，因此，支撑剂在裂缝中的铺置情况以及支撑剂对裂缝的支撑情况将直接影响压裂施工的最终效果。常规压裂过程中，支撑剂在裂缝中呈连续分布，油气在支撑剂层中的流动形态依旧为渗流，流动能力有限，为了改善支撑剂层的铺置形态，学者们提出了通道压裂的概念，通过在压裂过程中脉冲式注入含纤维的压裂液和携砂液，使得支撑剂和纤维在裂缝中结合形成团块，团块与团块之间形成通道，实现了裂缝中支撑剂的不连续铺置，油气依旧可以在团块与团块之间形成的通道中自由流动，大幅度提升了油气的流动能力。通道压裂相比于常规压裂具有大幅度提高裂缝导流能力和降低支撑剂用量的优势，但是，由于支撑剂层由连续铺置转变为不连续铺置，使得裂缝的闭合压力集中在团块上，导致团块受力增加，所以研究团块的力学性质对于明确压裂裂缝导流能力的变化规律以及施工参数优化均具有重要意义。
目前，研究通道压裂的实验手段主要有两种，一种实验手段是通过API导流仪进行导流能力实验，该类装置存在的主要问题在于实际压裂过程中支撑剂与纤维团块均是在压裂液脉冲注入情况下在压裂液的流动过程中形成的，支撑剂团块在裂缝闭合之前不经压实，支撑剂与纤维之间不存在粘接力；而实验过程中所使用的支撑剂和纤维团块均是通过人为地将支撑剂与纤维进行混合、压实和粘接制成，由于制作过程增加了压实和粘接，使得实验使用的支撑剂与纤维团块的力学性能与实际情况相差巨大。并且，实现过程无法做到可视化，导致评价参数单一，限制了实验结果的准确性，影响该实验方法的应用价值。
另一种实验手段是通过平行板装置对通道压裂的支撑剂运移进行可视化实验，观察压裂过程中团块在裂缝中的形成和铺置情况，该类装置可以模拟支撑剂与纤维团块的实际形成条件，但是无法施加闭合压力，无法实现支撑剂与纤维团块的力学性能及稳定性的实验，也无法实现对于支撑剂与纤维团块的纤维降解实验。
在实验方法方面，上述导流能力实验及支撑剂运移可视化实验均是以压裂过程中形成的通道作为研究对象，主要研究通道的导流能力及通道的形态、通道率等参数，属于宏观现象研究，但是通道的形成实际上是由于不同的支撑剂与纤维团块在裂缝中不连续分布而形成的，裂缝的宽度和最终的压裂效果取决于支撑剂与纤维团块的支撑，所以针对通道压裂的机理研究应该从支撑剂与纤维团块的形成及评价着手，将通道压裂的研究从目前的宏观评价转移至微观研究，针对支撑剂与纤维团块的形成过程及其性能评价进行研究，从通道组成的最小单位支撑剂与纤维团块着手，进一步明确通道压裂的机理，对于促进通道压裂的应用具有重要意义。
现阶段针对通道压裂机理研究中，并未涉及高闭合应力下支撑剂与纤维团块能否保持裂缝具有一定的支撑宽度、压裂液反排过程中纤维与支撑剂团块是否稳定、生产过程中纤维能否有效降解减少对储层的损害、纤维降解过程中是否会对支撑剂的稳定性和支撑缝宽产生影响等问题，也未针对这些问题设计专门的实验仪器，并且也没有用于通道压裂团块性能系统评价的实验方法及性能评价参数体系，极大地限制了通道压裂的研究及现场应用。
发明内容
本发明旨在解决目前通道压裂支撑剂与纤维团块的性能实验过程中团块制备困难、实验团块与实际地层中形成团块之间性能相差悬殊的问题，提供了一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法，弥补了现阶段通道压裂团块在制备及原位评价一体化方面的空白。
为实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置，包括压裂液配置模块和团块形成及评价模块；
所述压裂液配置模块包括配液罐和注入泵，配液罐内设置有搅拌器和加热器，配液罐底部通过第一管路与团块形成及评价模块相连接，第一管路上设置有注入泵；
所述团块形成及评价模块包括框架、液压加载装置、位移传感器、裂缝模拟室、显微镜和计算机；所述框架为侧面开口的箱体结构，内部设置有液压加载装置、位移传感器和裂缝模拟室，裂缝模拟室由透明高强度帕姆板和钢板组成，透明高强度帕姆板紧贴框架开口，钢板中心设置有滤失孔，通过第六管路与滤失液收集罐相连通，钢板一侧与液压加载装置相连接，另一侧设置为粘贴有多种粒径石英砂的粗糙面，与透明高强度帕姆板相对，通过将透明高强度帕姆板与钢板相密封，形成用于模拟裂缝的密闭空腔，并置于框架中，所述位移传感器用于测量钢板的位移；
所述框架外部设置有显微镜和计算机，所述显微镜设置于正对透明高强度帕姆板中心位置处，所述计算机分别与显微镜、位移传感器和液压加载装置相连接；
所述框架左右两端设置有第一缝口和第二缝口，第一缝口与第二缝口均与密闭空腔相连通；
所述第一管路通过三通与第二管路和第三管路相连接，所述第二管路通过三通与第一缝口和第五管路相连接，第五管路与液体收集罐相连通，所述第三管路通过三通与第四管路和第二缝口相连接，第四管路与压裂液收集罐相连通；
所述第二管路上设置有第二阀门，第三管路上设置有第三阀门，第四管路上设置有第四阀门，第五管路上设置有第五阀门，第六管路上设置有第六阀门；
所述滤失液收集罐、液体收集罐和压裂液收集罐均设置于框架外部。
优选地，所述滤失孔内设置有过滤网。
优选地，所述透明高强度帕姆板与钢板之间的间隔距离为3～10mm。
优选地，所述透明高强度帕姆板与钢板通过橡胶密封条密封连接。
优选地，所述透明高强度帕姆板与钢板尺寸相同。
一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块的一体化实验方法，采用上述针对通道压裂支撑剂与纤维团块的一体化实验装置，具体包括以下步骤：
步骤1，设置实验参数；
选取目标储层，获取目标储层的压裂施工方案、勘探资料和钻井资料；
根据压裂施工方案，获取压裂施工参数和储层厚度h1，设置实验参数，压裂液的设计注入流量Q1、压裂液粘度、支撑剂粒径、压裂液中支撑剂的质量比例S和压裂液的纤维质量比例F、脉冲时间、裂缝的设计宽度w1、返排时裂缝的闭合压力、返排时裂缝的设计宽度w3、压裂液的设计返排流量Q3、返排时裂缝的闭合压力、设计生产流量Q6；根据勘探资料及钻井资料，确定储层内裂缝的最终闭合压力，储层岩石的滤失系数C，储层产出液油水比例以及地层温度；
测量裂缝模拟室中密闭空腔的高度和宽度，获得模拟裂缝的高度h2和初始宽度w2，计算实验压裂液的注入流量Q2，如式(1)所示：
Figure BDA0003148956900000031
式中，Q2为实验压裂液的注入流量，单位为m3/min；Q1为压裂液的设计注入流量，单位为m3/min；w1为裂缝的设计宽度，单位为m；w2为模拟裂缝的初始宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
计算模拟裂缝的滤失量Q5，如式(2)所示：
Figure BDA0003148956900000041
式中，Q5为模拟裂缝的滤失量，单位为m3/min；C为储层岩石的滤失系数，单位为
Figure BDA0003148956900000042
t为实验的设计时长，单位为min；S′为钢板的侧面积，单位为m2；
步骤2，制备由支撑剂和纤维组成的团块；
开启配液罐内的搅拌器，根据步骤1中设置的压裂液粘度和压裂液的纤维质量比例F，将体积为V的压裂液与纤维在配液罐内进行混合，得到含纤维的压裂液；再开启第二阀门和第四阀门，关闭第三阀门和第五阀门，设置注入泵的注入流量为Q2，开启注入泵，将含纤维的压裂液依次经第一管路、第二管路和第一缝口注入裂缝模拟室的密闭空腔中，调节第六阀门，使得流经第六阀门处压裂液的流量等于模拟裂缝的滤失量Q5，裂缝模拟室中的压裂液经第六管路流入滤失液收集罐中；
根据脉冲时间设置加砂时间，在加砂时间内向配液罐中加入支撑剂，得到含有支撑剂的压裂液，含有支撑剂的压裂液依次经第一管路、第二管路和第一缝口流入裂缝模拟室的密闭空腔中，压裂液中的纤维与支撑剂在滤失孔处结合，形成团块，利用显微镜观察裂缝模拟室内压裂液中纤维与支撑剂的结合情况并进行拍照，得到团块制备过程中不同时间的团块形态图片，当配液罐中压裂液全部注入后，团块制备完成，利用显微镜观察获取团块制备完成时的团块形态图片，关闭注入泵和第六阀门；
选取时间为x1和x2时的团块形态图片，分别确定x1时刻和x2时刻的团块面积，计算团块的生长速度vA，如式(3)所示：
Figure BDA0003148956900000043
式中，vA为团块的生长速度，单位为cm2/s；Ax1为x1时刻的团块面积，单位为cm2；Ax2为x2时刻的团块面积，单位为cm2；
将冲洗液注入配液罐内，设置冲洗液的注入流量小于压裂液的注入流量Q2，利用冲洗液对第一管路、第二管路和裂缝模拟室进行冲洗，冲洗液经第四管路流入压裂液收集罐中；将压裂液收集罐中的冲洗液与滤失液收集罐中的压裂液过滤、烘干后，分离支撑剂和纤维，测量得到支撑剂质量Pps和纤维质量Pfs，计算团块中纤维与支撑剂的质量比M，如式(4)所示：
Figure BDA0003148956900000051
式中，V为压裂液体积；F为压裂液的纤维质量比例；S为压裂液中支撑剂的质量比例；
步骤3，测试团块的力学性能；
利用位移传感器测量钢板的位置，根据团块制备完成时的团块形态图片，测量制备完成时的团块面积Az，通过液压加载装置向钢板施加压力，利用显微镜观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，当液压加载装置所施加的压力等于返排时裂缝的闭合压力时，液压加载装置停止加压，利用位移传感器测量钢板的位置，获得钢板的移动距离d，计算返排时模拟裂缝的宽度w4，如式(5)所示：
w4＝w2-d (5)；
式中，w2为模拟裂缝的初始宽度，单位为m；d为钢板的移动距离，单位为m；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；
再利用显微镜观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，获得施压返排裂缝闭合后的团块面积Ay，计算团块的压缩延展比率Y，如式(6)所示：
Figure BDA0003148956900000052
式中，Y为施压过程中团块的压缩延展比率；Ay为施加返排裂缝闭合后的团块面积，单位为cm2；Az为制备完成时的团块面积，单位为cm2；
步骤4，测试返排过程中团块的稳定性；
关闭第二阀门和第四阀门，开启第三阀门和第五阀门，将破胶后含纤维的压裂液注入配液罐中，计算压裂液的返排流量Q4，如式(7)所示：
Figure BDA0003148956900000053
式中，Q3为压裂液的设计返排流量，单位为m3/min；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；w3为返排时裂缝的设计宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
开启注入泵以返排流量Q4注入破胶后含纤维的压裂液，破胶后含纤维的压裂液依次经第一管路、第三管路和第二缝口流入裂缝模拟室的密闭空腔中，经第一缝口排出经第五管路流入液体收集罐中，利用显微镜观察返排过程中裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，获取返排过程结束时的团块面积Af，计算团块变化率T，如式(8)所示：
Figure BDA0003148956900000061
式中，Ay为施压返排裂缝闭合后的团块面积Ay，单位为cm2；Af为返排过程结束时的团块面积，单位为cm2；
步骤5，测试纤维降解性能；
根据设计生产流量Q6，计算实际生产流量Q7，如式(9)所示：
Figure BDA0003148956900000062
式中，Q6为设计生产流量，单位为m3/min；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；w3为返排时裂缝的设计宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
利用液压加载装置对钢板施加压力，液压加载装置所施加的压力等于储层内裂缝的最终闭合压力，向配液罐内注入地层产出液，开启配液罐中的加热器和搅拌器，利用加热器将地层产出液加热至地层温度后，开启注入泵以实际生产流量Q7注入地层产出液，利用地层产出液模拟实际地层情况溶解团块中的纤维，进行纤维降解实验，利用显微镜观察裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到纤维降解实验过程中不同时间的团块形态图片，根据纤维降解实验结束时的团块形态图片，确定团块的有效支撑面积Ae；
步骤6，将剩余的团块从团块形成及评价模块的模拟裂缝室中取出，清洗并烘干，称量剩余团块中的支撑剂质量Ppe和纤维质量Pfe，清洗实验装置，计算支撑剂稳定系数Z，如式(10)所示：
Figure BDA0003148956900000063
式中，Ppe为剩余团块中的支撑剂质量，单位为kg；Pfe剩余团块中的纤维质量，单位为kg；
步骤7，利用团块的生长速度vA、团块中纤维与支撑剂的质量比M、团块的压缩延展比率Y、团块的变化率T、团块的有效支撑剂面积Ae和支撑剂稳定系数Z，对团块性能进行评价。
优选地，所述步骤2中，根据团块形态图片确定团块面积时，通过测量确定团块形态图片的总面积A1，识别团块形态图片中的像素点总数为m1，从团块形态图片中圈出团块所在区域并识别区域中的像素点个数为mx，计算团块面积Ax，如式(11)所示：
Figure BDA0003148956900000071
式中，Ax为团块面积，单位为cm2；A1为团块形态图片的总面积，单位为cm2；mx为团块所在区域的像素点个数；m1为团块形态图片中的像素点总数。
优选地，所述步骤5中，地层产出液为油水混合物，油水比例与实际储层产出液中油水比例相同。
优选地，所述步骤7中，团块的生长速度vA用于评价团块的形成速度，团块中纤维与支撑剂的质量比M用于评价团块中支撑剂与纤维的结合能力，团块的压缩延展比率Y用于评价团块中支撑剂与纤维结合的紧密程度，团块变化率T用于评价返排过程中团块的稳定性，支撑剂稳定系数Z用于评价纤维降解过程中团块内支撑剂的稳定性，团块的有效支撑剂面积Ae用于评价团块最终对裂缝的支撑情况。
本发明具有如下有益效果：
本发明提出了一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置，通过将混有支撑剂和纤维的压裂液注入裂缝模拟室内，实现了对压裂液流动状态下裂缝内团块制备过程的真实模拟，同时，该装置还能在团块制备之后原位测试团块的力学性能、测试压裂液返排过程中团块的稳定性、测试团块内纤维的降解性能，并实现了对团块微观状态的实时观测，为通道压裂团块性能的系统评价提供了实验基础；
本发明还提出了一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，实现了利用支撑剂和纤维制备团块、测试团块的力学性能以及团块的稳定性、测试团块中纤维的降解性能，针对通道压裂团块建立了系统的团块性能评价体系，实现了对压裂团块性能的准确评价，有利于明确通道压裂裂缝导流能力的变化规律，为指导压裂施工奠定了基础。
附图说明
图1为一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置示意图。
图2为团块形成及评价模块的示意图。
图3为裂缝模拟室的装配示意图。
图4为一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法流程图。
图中，1、配液罐，2、搅拌器，3、加热器，4、注入泵，5、压裂液收集罐，6、第二阀门，7、第三阀门，8、第四阀门，9、第五阀门，10、液体收集罐，11、框架，12、第一缝口，13、滤失孔，14、第六阀门，15、滤失液收集罐，16、第二缝口，17、计算机，18、透明高强度帕姆板，19、钢板，20、橡胶密封条，21、过滤网，22、液压加载装置，23、位移传感器，24、平行板装配孔，25、显微镜，26、密闭空腔，27、缝口装配孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块的一体化实验装置，如图1所示，包括压裂液配置模块和团块形成及评价模块。
压裂液配置模块用于配置各种注入液体，包括配液罐1和注入泵4，配液罐1内设置有加热器3和搅拌器2，配液罐底部通过第一管路与团块形成及评价模块相连接，第一管路上设置有注入泵4，用于将配置好的液体注入团块形成及评价模块中。
团块形成及评价模块包括框架11、液压加载装置22、位移传感器23、裂缝模拟室、显微镜25和计算机17，如图2所示；框架11呈一侧开口的箱体结构，液压加载装置22、位移传感器23和裂缝模拟室均设置于框架11内部，裂缝模拟室由透明高强度帕姆板18和钢板19组成，透明高强度帕姆板18和钢板19顶部均设置有平行板装配孔24，尺寸均为50cm×50cm×20cm，两者之间距离设置为3mm，钢板19中心设置有带过滤网21的滤失孔13，滤失孔13通过第六管路与滤失液收集罐15相连通，钢板19一侧与液压加载装置22相连接，另一侧利用密封胶粘贴有多种粒径石英砂的粗糙面，用于模拟不同粗糙度的裂缝内壁，钢板19的粗糙面与透明高强度帕姆板18相对，透明高强度帕姆板18设置于框架11的开口一侧，透明高强度帕姆板18与钢板19的顶部和底部均通过橡胶密封条20密封，形成密闭空间26，用于模拟裂缝；位移传感器23用于测量钢板19的位移。
框架11外部设置有显微镜25和计算机17，显微镜25正对透明高强度帕姆板18的中心位置处，利用显微镜25能够透过透明高强度帕姆板18观察到裂缝模拟室内的情况，显微镜25能够实时拍摄镜下影像并存储到计算机17中，计算机17分别与显微镜25、位移传感器23和液压加载装置22相连接，用于处理并储存测量信息及图片。
框架11顶面设置有第一缝口12和第二缝口16，第一缝口12和第二缝口16均与裂缝模拟室的密闭空腔26相连通，第一缝口12设置于顶面左侧，第二缝口16设置于顶面右侧，第一缝口12与第二缝口16两侧均设置有多个缝口装配孔27，如图3所示，通过螺栓将缝口装配孔27与透明高强度帕姆板18和钢板19顶部的平行板装配孔24固定链接。
第一管路通过三通与第二管路和第三管路相连接，第二管路通过三通与第一缝口12和第五管路相连接，第五管路与液体收集罐10相连通，第三管路通过三通与第四管路和第二缝口16相连接，第四管路与压裂液收集罐5相连通，滤失液收集罐15、液体收集罐10和压裂液收集罐5均设置于框架11外部。
第二管路上设置有第二阀门6，第三管路上设置有第三阀门7第四管路上设置有第四阀门8，第五管路上设置有第五阀门9，第六管路上设置有第六阀门14，第六阀门14用于控制压裂液的滤失量。
以实际储层的通道压裂支撑剂与纤维团块的一体化实验为例，采用上述实验装置，进一步说明本发明提出的一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块的一体化实验方法，如图4所示，具体包括以下步骤：
步骤1，设置实验参数；
获取储层的压裂施工方案、勘探资料和钻井资料；根据储层的压裂施工方案，确定储层厚度h1＝10m，压裂液的设计注入流量Q1＝8m3/min，压裂液的设计返排流量Q3＝2m3/min，裂缝的设计宽度w1＝3mm，返排时裂缝的设计宽度w3＝2mm，压裂液中支撑剂的质量比例S＝8％，脉冲时间为25s，支撑剂粒径为40/70目，压裂液粘度为50mPa·s，纤维质量比例压裂液的纤维质量比例F＝0.2％，返排时裂缝的闭合压力为40MPa，返排时压裂液粘度为10mPa·s，设计生产流量Q6＝0.5m3/min。根据勘探资料及钻井资料，确定裂缝的最终闭合压力为50MPa，储层岩石的滤失系数
Figure BDA0003148956900000091
储层产出液的油水比例为1:4，地层温度70℃。
测量得到模拟裂缝的高度h2＝0.5m，模拟裂缝的初始宽度w2＝3mm，根据公式(1)确定实验压裂液的注入流量
Figure BDA0003148956900000092
根据公式(2)确定模拟裂缝的滤失量
Figure BDA0003148956900000093
步骤2，制备由支撑剂和纤维组成的团块；
开启配液罐1内的搅拌器2，在配液罐1内加入粘度为50mPa·s，纤维质量比例为2％的压裂液，开启第二阀门6和第四阀门8，关闭第三阀门7和第五阀门9，开启注入泵4以0.2m3/min的注入流量向裂缝模拟室的密闭空腔中注入压裂液，即向模拟裂缝中注入含纤维的压裂液，调节第六阀门14，使得模拟裂缝中压裂液的滤失量达到0.78m3/h，模拟裂缝中的压裂液经滤失孔13滤失，经第六管路流入滤失液收集罐15中。压裂液注入过程根据脉冲时间，将加砂时间和间隔时间均设置为25s，间歇性的向配液罐1内加入支撑剂，使得压裂液中支撑剂的质量比例为8％，含有支撑剂和纤维的压裂液经第一缝口12进入模拟裂缝中，由于滤失孔13以及钢板粗糙面石英砂的共同作用，压裂液中的支撑剂与纤维在滤失孔13处结合形成团块，利用显微镜25观察裂缝模拟室(即模拟裂缝)中不同时间纤维与支撑剂的结合情况并进行拍照，得到团块制备过程中不同时刻对应的团块形态图片并储存于计算机中，当配液罐1中压裂液全部注入完毕后，停止向裂缝模拟室内泵入压裂液，团块制备完成。
选取实验第10s和第60s时的团块形态图片，确定10s时团块面积Ax1＝4cm2、60s时团块面积Ax2＝20cm2，根据公式(3)计算团块的生长速度
Figure BDA0003148956900000101
本实施例中，实验过程中团块面积确定方法均为：
首先，测量团块形态图片的总面积A1，识别团块形态图片中的像素点总数为m1，再从团块形态图片中圈出团块所在区域，识别团块所在区域中的像素点个数为mx，计算团块面积Ax，如式(11)所示：
Figure BDA0003148956900000102
式中，Ax为团块面积，单位为cm2；A1为团块形态图片的总面积，单位为cm2；mx为团块所在区域的像素点个数；m1为团块形态图片中的像素点总数。
在配液罐1中注入清水，设置清水的注入流量小于0.2m3/min，利用清水对实验装置内部进行冲洗，冲洗后的液体流入压裂液收集罐5中，将压裂液收集罐5中的液体与滤失液收集罐15中的压裂液经过过滤、烘干后，分离支撑剂和纤维，称量得到排出液体中的支撑剂质量Pps＝15.5kg、纤维质量Pfs＝0.35kg，根据公式(4)计算制备团块中纤维与支撑剂的质量比M，
Figure BDA0003148956900000103
步骤3，测试团块的力学性能；
利用位移传感器23测量钢板19的初始位置，根据团块制备完成时的团块形态图片，测量制备完成时的团块面积Az＝22cm2；利用液压加载装置22向钢板19施加压力，利用显微镜25观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，当液压加载装置22所施加的压力等于返排时裂缝的闭合压力40MPa时，液压加载装置22停止加压，利用位移传感器23测量此时钢板19的位置，获得钢板的移动距离d＝1mm，则返排时模拟裂缝的宽度w4＝w2-d＝3-1＝2mm。
再利用显微镜25观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，确定施加返排裂缝闭合后的团块面积Ay＝26cm2，根据公式(6)计算团块的压缩延展比率
Figure BDA0003148956900000111
步骤4，测试返排过程中团块的稳定性；
关闭第二阀门6和第四阀门8，开启第三阀门7和第五阀门9，将破胶后含纤维的压裂液(粘度为10mPa·s且含有2％纤维的压裂液)注入配液罐1中，根据公式(7)计算压裂液的返排流量
Figure BDA0003148956900000112
开启注入泵4，以0.05m3/min经第一缝口12向裂缝模拟室内注入破胶后含纤维的压裂液，注入裂缝模拟室内的液体经第一缝口12排出至液体收集罐10中，利用显微镜25观察返排过程中裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，根据返排过程结束时的团块面积Af＝27cm2，计算团块变化率
Figure BDA0003148956900000113
步骤5，测试纤维降解性能；
根据设计生产流量计算实际生产流量
Figure BDA0003148956900000114
利用液压加载装置22对钢板19施加50MPa的压力，并向配液罐1内注入地层产出液，地层产出液为油水混合物，其中油水比例为1:4，开启配液罐1中的加热器3和搅拌器2，利用加热器3将地层产出液加热至70℃后，开启注入泵4以0.0125m3/min向裂缝模拟室内注入地层产出液，模拟实际地层裂缝中的温度、压力和流动条件，进行纤维降解实验，利用显微镜25观察裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到纤维降解实验过程中不同时间的团块形态图片，根据纤维降解实验结束时的团块形态图片，确定团块的有效支撑面积Ae＝23cm2。
步骤6，纤维降解性能测试完成后，将剩余的团块从模拟裂缝室中取出，清洗并烘干，称量得到剩余团块中的支撑剂质量Ppe＝0.45kg、纤维质量Pfe＝0.01kg，清洗实验装置，计算支撑剂稳定系数
Figure BDA0003148956900000121
步骤7，根据实验获得的团块性能评价参数对团块性能进行评价；团块性能评价参数包括团块的生长速度vA、纤维与支撑剂的质量比M、压缩延展比率Y、变化率T、有效支撑剂面积Ae和支撑剂稳定系数Z，本实施例中，团块的生长速度vA＝0.32cm2/s、纤维与支撑剂的质量比M＝0.1、压缩延展比率Y＝40cm、变化率T＝0.963、有效支撑剂面积Ae＝23cm2和支撑剂稳定系数Z＝0.9。
其中，团块的生长速度vA为单位时间内团块面积的变化量，用于表示团块的生长快慢，通过团块的生长速度可以评价实验参数是否有利于团块的形成和生长；团块纤维与支撑剂的质量比M为团块中支撑剂和纤维的比例关系，用于评价团块内支撑剂和纤维的结合能力，通过团块纤维与支撑剂的质量比M能够反应团块的力学性能；压缩延展比率Y为团块被压缩单位长度所造成的延展面积，用于评价团块中支撑剂与纤维结合的紧密程度，压缩延展比率Y越大，说明团块中支撑剂与纤维结合的越紧密，团块的承压性能越好，压缩延展比率Y越小，说明团块中支撑剂与纤维结合的越松散，施加闭合压力时团块的体积减小较大，对裂缝的支撑能力较差；团块变化率T用于对返排过程中团块内支撑剂和纤维的变化情况进行评价并量化，由于返排过程中团块内部可能出现部分解体、各部分生长状态不同的情况，从而影响团块的稳定性，通过该参数能够体系返排过程中团块内支撑剂和纤维的稳定性，当T＜1时，则说明团块内部出现解体现象，T越接近0则团块解体现象越严重；当T＞1时，则说明团块出现一定程度的生长现象，T越大则团块生长现象越显著，团块生长的越多，团块变化率T的最优值为稳定在1附近；团块有效支撑剂面积Ae为经过压裂液反排作用和纤维降解之后团块的支撑面积，用于反映团块内支撑剂和纤维最终对裂缝的支撑情况；支撑剂稳定系数Z用于表示团块中支撑剂的稳定性，支撑剂稳定系数Z的取值不超过1，当支撑剂稳定系数Z越接近1，纤维降解对团块中支撑剂的稳定性影响越小。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，其特征在于，采用一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置，包括压裂液配置模块和团块形成及评价模块；
所述压裂液配置模块包括配液罐(1)和注入泵(4)，配液罐(1)内设置有搅拌器(2)和加热器(3)，配液罐(1)底部通过第一管路与团块形成及评价模块相连接，第一管路上设置有注入泵(4)；
所述团块形成及评价模块包括框架(11)、液压加载装置(22)、位移传感器(23)、裂缝模拟室、显微镜(25)和计算机(17)；所述框架(11)为侧面开口的箱体结构，内部设置有液压加载装置(22)、位移传感器(23)和裂缝模拟室，裂缝模拟室由透明高强度帕姆板(18)和钢板(19)组成，透明高强度帕姆板(18)紧贴框架(11)开口，钢板(19)中心设置有滤失孔(13)，通过第六管路与滤失液收集罐(15)相连通，钢板(19)一侧与液压加载装置(22)相连接，另一侧设置为粘贴有多种粒径石英砂的粗糙面，与透明高强度帕姆板(18)相对，通过将透明高强度帕姆板(18)与钢板(19)相密封，形成用于模拟裂缝的密闭空腔(26)，所述位移传感器(23)用于测量钢板(19)的位移；
所述框架(11)外部设置有显微镜(25)和计算机(17)，所述显微镜(25)设置于正对透明高强度帕姆板(18)中心位置处，所述计算机(17)分别与显微镜(25)、位移传感器(23)和液压加载装置(22)相连接；
所述框架(11)顶面设置有第一缝口(12)和第二缝口(16)，第一缝口(12)和第二缝口(16)分别设置于顶面两侧，第一缝口(12)与第二缝口(16)均与密闭空腔(26)相连通；
所述第一管路通过三通与第二管路和第三管路相连接，所述第二管路通过三通与第一缝口(12)和第五管路相连接，第五管路与液体收集罐(10)相连通，所述第三管路通过三通与第四管路和第二缝口(16)相连接，第四管路与压裂液收集罐(5)相连通；
所述第二管路上设置有第二阀门(6)，第三管路上设置有第三阀门(7)，第四管路上设置有第四阀门(8)，第五管路上设置有第五阀门(9)，第六管路上设置有第六阀门(14)；
所述滤失液收集罐(15)、液体收集罐(10)和压裂液收集罐(5)均设置于框架(11)外部；
所述滤失孔(13)内设置有过滤网(21)；
所述透明高强度帕姆板(18)与钢板(19)之间的间隔距离为3～10mm；
所述透明高强度帕姆板(18)与钢板(19)通过橡胶密封条(20)密封连接；
所述透明高强度帕姆板(18)与钢板(19)尺寸相同；
具体包括以下步骤：
步骤1，设置实验参数；
选取目标储层，获取目标储层的压裂施工方案、勘探资料和钻井资料；
根据压裂施工方案，获取压裂施工参数和储层厚度h1，压裂液的设计注入流量Q1、压裂液粘度、支撑剂粒径、压裂液中支撑剂的质量比例S和压裂液的纤维质量比例F、脉冲时间、裂缝的设计宽度w1、返排时裂缝的闭合压力、返排时裂缝的设计宽度w3、压裂液的设计返排流量Q3、返排时裂缝的闭合压力、设计生产流量Q6；根据勘探资料及钻井资料，确定储层内裂缝的最终闭合压力，储层岩石的滤失系数C，储层产出液油水比例以及地层温度；
测量裂缝模拟室中密闭空腔(26)的高度和宽度，获得模拟裂缝的高度h2和初始宽度w2，计算实验压裂液的注入流量Q2，如式(1)所示：
Figure FDA0003745911580000021
式中，Q2为实验压裂液的注入流量，单位为m3/min；Q1为压裂液的设计注入流量，单位为m3/min；w1为裂缝的设计宽度，单位为m；w2为模拟裂缝的初始宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
计算模拟裂缝的滤失量Q5，如式(2)所示：
Figure FDA0003745911580000022
式中，Q5为模拟裂缝的滤失量，单位为m3/min；C为储层岩石的滤失系数，单位为
Figure FDA0003745911580000023
t为实验的设计时长，单位为min；S′为钢板的侧面积，单位为m2；
步骤2，制备由支撑剂和纤维组成的团块；
开启配液罐(1)内的搅拌器(2)，根据步骤1中设置的压裂液粘度和压裂液的纤维质量比例F，将体积为V的压裂液与纤维在配液罐(1)内进行混合，得到含纤维的压裂液；再开启第二阀门(6)和第四阀门(8)，关闭第三阀门(7)和第五阀门(9)，设置注入泵(4)的注入流量为Q2，开启注入泵(4)，将含纤维的压裂液依次经第一管路、第二管路和第一缝口(12)注入裂缝模拟室的密闭空腔(26)中，调节第六阀门(14)，使得流经第六阀门(14)处压裂液的流量等于模拟裂缝的滤失量Q5，裂缝模拟室中的压裂液经第六管路流入滤失液收集罐(15)中；
根据脉冲时间设置加砂时间，在加砂时间内向配液罐(1)中加入支撑剂，得到含有支撑剂的压裂液，含有支撑剂的压裂液依次经第一管路、第二管路和第一缝口(12)流入裂缝模拟室的密闭空腔(26)中，压裂液中的纤维与支撑剂在滤失孔(13)处结合形成团块，利用显微镜(25)观察裂缝模拟室内压裂液中纤维与支撑剂的结合情况并进行拍照，得到团块制备过程中不同时间的团块形态图片，当配液罐(1)中压裂液全部注入后，团块制备完成，利用显微镜(25)观察获取团块制备完成时的团块形态图片，关闭注入泵(4)和第六阀门(14)；
选取时间为x1和x2时的团块形态图片，分别确定x1时刻和x2时刻的团块面积，计算团块的生长速度vA，如式(3)所示：
Figure FDA0003745911580000031
式中，vA为团块的生长速度，单位为cm2/s；Ax1为x1时刻的团块面积，单位为cm2；Ax2为x2时刻的团块面积，单位为cm2；
将冲洗液注入配液罐(1)内，设置冲洗液的注入流量小于压裂液的注入流量Q2，利用冲洗液对第一管路、第二管路和裂缝模拟室进行冲洗，冲洗液经第四管路流入压裂液收集罐(5)中；将压裂液收集罐(5)中的冲洗液与滤失液收集罐(15)中的压裂液过滤、烘干后，分离支撑剂和纤维，测量得到支撑剂质量Pps和纤维质量Pfs，计算团块中纤维与支撑剂的质量比M，如式(4)所示：
Figure FDA0003745911580000032
式中，V为压裂液体积；F为压裂液的纤维质量比例；S为压裂液中支撑剂的质量比例；
步骤3，测试团块的力学性能；
利用位移传感器(23)测量钢板(19)的位置，根据团块制备完成时的团块形态图片，测量制备完成时的团块面积Az，通过液压加载装置(22)向钢板(19)施加压力，利用显微镜(25)观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，当液压加载装置(22)所施加的压力等于返排时裂缝的闭合压力时，液压加载装置(22)停止加压，利用位移传感器(23)测量钢板(19)的位置，获得钢板(19)的移动距离d，计算返排时模拟裂缝的宽度w4，如式(5)所示：
w4＝w2-d (5)；
式中，w2为模拟裂缝的初始宽度，单位为m；d为钢板的移动距离，单位为m；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；
再利用显微镜(25)观察裂缝模拟室内团块的情况并进行拍照，获得施压返排裂缝闭合后的团块面积Ay，计算团块的压缩延展比率Y，如式(6)所示：
Figure FDA0003745911580000041
式中，Y为施压过程中团块的压缩延展比率；Ay为施加返排裂缝闭合后的团块面积，单位为cm2；Az为制备完成时的团块面积，单位为cm2；
步骤4，测试返排过程中团块的稳定性；
关闭第二阀门(6)和第四阀门(8)，开启第三阀门(7)和第五阀门(9)，将破胶后含纤维的压裂液注入配液罐(1)中，计算压裂液的返排流量Q4，如式(7)所示：
Figure FDA0003745911580000042
式中，Q3为压裂液的设计返排流量，单位为m3/min；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；w3为返排时裂缝的设计宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
开启注入泵(4)以返排流量Q4注入破胶后含纤维的压裂液，破胶后含纤维的压裂液依次经第一管路、第三管路和第二缝口(16)流入裂缝模拟室的密闭空腔(26)中，经第一缝口(12)排出经第五管路流入液体收集罐(10)中，利用显微镜(25)观察返排过程中裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到不同时间的团块形态图片，获取返排过程结束时的团块面积Af，计算团块变化率T，如式(8)所示：
Figure FDA0003745911580000043
式中，Ay为施压返排裂缝闭合后的团块面积Ay，单位为cm2；Af为返排过程结束时的团块面积，单位为cm2；
步骤5，测试纤维降解性能；
根据设计生产流量Q6，计算实际生产流量Q7，如式(9)所示：
Figure FDA0003745911580000051
式中，Q6为设计生产流量，单位为m3/min；w4为返排时模拟裂缝的宽度，单位为m；w3为返排时裂缝的设计宽度，单位为m；h1为储层厚度，单位为m；h2为模拟裂缝的高度，单位为m；
利用液压加载装置(22)对钢板(19)施加压力，液压加载装置(22)所施加的压力等于储层内裂缝的最终闭合压力，向配液罐(1)内注入地层产出液，开启配液罐(1)中的加热器(3)和搅拌器(2)，利用加热器(3)将地层产出液加热至地层温度后，开启注入泵(4)以实际生产流量Q7注入地层产出液，利用地层产出液模拟实际地层情况溶解团块中的纤维，进行纤维降解实验，利用显微镜(25)观察裂缝模拟室内团块的变化并进行拍照，得到纤维降解实验过程中不同时间的团块形态图片，根据纤维降解实验结束时的团块形态图片，确定团块的有效支撑面积Ae；
步骤6，将剩余的团块从团块形成及评价模块的模拟裂缝室中取出，清洗并烘干，称量剩余团块中的支撑剂质量Ppe和纤维质量Pfe，清洗实验装置，计算支撑剂稳定系数Z，如式(10)所示：
Figure FDA0003745911580000052
式中，Ppe为剩余团块中的支撑剂质量，单位为kg；Pfe剩余团块中的纤维质量，单位为kg；
步骤7，利用团块的生长速度vA、团块中纤维与支撑剂的质量比M、团块的压缩延展比率Y、团块的变化率T、团块的有效支撑剂面积Ae和支撑剂稳定系数Z，对团块性能进行评价。
2.根据权利要求1所述的一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，其特征在于，所述步骤2中，根据团块形态图片确定团块面积时，通过测量确定团块形态图片的总面积A1，识别团块形态图片中的像素点总数为m1，从团块形态图片中圈出团块所在区域并识别区域中的像素点个数为mx，计算团块面积Ax，如式(11)所示：
Figure FDA0003745911580000061
式中，Ax为团块面积，单位为cm2；A1为团块形态图片的总面积，单位为cm2；mx为团块所在区域的像素点个数；m1为团块形态图片中的像素点总数。
3.根据权利要求1所述的一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，其特征在于，所述步骤5中，地层产出液为油水混合物，油水比例与实际储层产出液中油水比例相同。
4.根据权利要求1所述的一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验方法，其特征在于，所述步骤7中，团块的生长速度vA用于评价团块的形成速度，团块中纤维与支撑剂的质量比M用于评价团块中支撑剂与纤维的结合能力，团块的压缩延展比率Y用于评价团块中支撑剂与纤维结合的紧密程度，团块变化率T用于评价返排过程中团块的稳定性，支撑剂稳定系数Z用于评价纤维降解过程中团块内支撑剂的稳定性，团块的有效支撑剂面积Ae用于评价团块最终对裂缝的支撑情况。
CN202110759355.9A 2021-07-06 2021-07-06 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法 Active CN113447484B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110759355.9A CN113447484B (zh) 2021-07-06 2021-07-06 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110759355.9A CN113447484B (zh) 2021-07-06 2021-07-06 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113447484A CN113447484A (zh) 2021-09-28
CN113447484B true CN113447484B (zh) 2022-08-19

Family

ID=77815100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110759355.9A Active CN113447484B (zh) 2021-07-06 2021-07-06 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113447484B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114575818B (zh) * 2022-03-31 2023-03-17 中国石油大学(北京) 基于气液驱动脉冲的压裂方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6630672B1 (en) * 1997-12-23 2003-10-07 Bureau Of Sugar Experiment Stations On-line measuring system and method
CN105199495A (zh) * 2015-11-05 2015-12-30 陕西师范大学 陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与修复方法
CN106228893A (zh) * 2016-09-14 2016-12-14 中国石油大学(北京) 模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法
CN108343416A (zh) * 2018-01-16 2018-07-31 中国石油天然气股份有限公司 一种用于提高裂缝导流能力的压裂方法及装置
CN108416160A (zh) * 2018-03-22 2018-08-17 西南石油大学 一种优化脉冲纤维加砂压裂参数的方法
CN110118692A (zh) * 2019-04-22 2019-08-13 中国石油大学(北京) 一种定量模拟缝内暂堵时缝宽动态变化的装置及方法
CN211784849U (zh) * 2020-04-14 2020-10-27 西南石油大学 一种水力压裂模拟试验装置
CN113006762A (zh) * 2021-03-15 2021-06-22 中国石油大学(华东) 一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6569525B2 (en) * 2001-04-25 2003-05-27 W. R. Grace & Co.-Conn. Highly dispersible reinforcing polymeric fibers
US7942202B2 (en) * 2008-05-15 2011-05-17 Schlumberger Technology Corporation Continuous fibers for use in well completion, intervention, and other subterranean applications
CN107228800A (zh) * 2017-05-27 2017-10-03 中国石油大学(北京) 一种室内实时动态监测水力裂缝缝宽的实验方法
CN109446706B (zh) * 2018-11-09 2020-04-14 西南石油大学 一种确定脉冲纤维加砂压裂支撑剂团铺置形态的方法
CN110219631B (zh) * 2019-07-08 2020-12-25 西南石油大学 一种模拟压裂井焖井返排性能测试装置与方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6630672B1 (en) * 1997-12-23 2003-10-07 Bureau Of Sugar Experiment Stations On-line measuring system and method
CN105199495A (zh) * 2015-11-05 2015-12-30 陕西师范大学 陶质文物彩绘层微米级裂缝显微动态监测装置与修复方法
CN106228893A (zh) * 2016-09-14 2016-12-14 中国石油大学(北京) 模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法
CN108343416A (zh) * 2018-01-16 2018-07-31 中国石油天然气股份有限公司 一种用于提高裂缝导流能力的压裂方法及装置
CN108416160A (zh) * 2018-03-22 2018-08-17 西南石油大学 一种优化脉冲纤维加砂压裂参数的方法
CN110118692A (zh) * 2019-04-22 2019-08-13 中国石油大学(北京) 一种定量模拟缝内暂堵时缝宽动态变化的装置及方法
CN211784849U (zh) * 2020-04-14 2020-10-27 西南石油大学 一种水力压裂模拟试验装置
CN113006762A (zh) * 2021-03-15 2021-06-22 中国石油大学(华东) 一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113447484A (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11054405B2 (en) Testing device and method for simulating the flowback in the shut-in period of fractured wells
US11300638B2 (en) Laboratory test device for permeation grouting of impermeable material
McDaniel et al. Changing the shape of fracturing: new proppant improves fracture conductivity
CN208206964U (zh) 模拟深埋地层动水条件下高压注浆装置
CN105043938B (zh) 一种可重复利用的饱水砂层渗透注浆试验模型及其应用
CN108680339A (zh) 一种模拟裂缝闭合与滤失的可视化裂缝装置及其工作方法
CN113447484B (zh) 一种针对通道压裂支撑剂与纤维团块制备评价一体化的实验装置及方法
CN108196034A (zh) 模拟深埋地层动水条件下高压注浆装置及试验方法
CN105178927B (zh) 一种驱替模拟实验装置及系统
CN108287123B (zh) 一种动滤失下co2压裂液携砂可视化测试装置及方法
CN204789530U (zh) 一种清水压裂液携砂能力测试装置
CN104792491A (zh) 一种模拟多角度缝网支撑剂沉降规律装置
CN112541287A (zh) 疏松砂岩压裂充填防砂增产调剖一体化设计方法
CN114459977B (zh) 一种碎石桩排水结构的可视化淤堵模拟系统及其模拟方法
CN107939363A (zh) 模拟致密油藏裂缝内流体流动的可视化模型及制备和应用
CN114137186A (zh) 利用缝间驱替协同闷井提高致密储层动用程度的模拟装置和方法
CN104792659B (zh) 用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法
CN108060918A (zh) 评价初始水流动性对稠油油藏开采效果影响的装置及方法
WO2024077900A1 (zh) 一种矿用耦合条件下岩层注浆堵水试验装置及方法
CN104965052A (zh) 一种清水压裂液携砂能力测试系统及测试方法
CN109594980B (zh) 一种用于模拟砾石层动态砂堵规律的可视化实验装置
CN108843297B (zh) 一种致密储层体积压裂裂缝的闭锁增能模拟装置及方法
CN116625863A (zh) 研究注浆与裂隙形貌交互影响的可视化测试装置及方法
CN108590630B (zh) 一种多分支缝的压裂液滤失装置及计算方法
CN217505576U (zh) 一种评价铀矿地浸化学淤堵对渗透率影响的实验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant