CN113945459A - 一种多功能压裂模拟实验系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能压裂模拟实验系统及方法，能根据研究需要分别进行水力压裂，添加支撑剂的水力压裂，纯CO2压裂、纯N2压裂，添加有化学试剂的CO2压裂、添加有化学试剂的N2压裂，多种压裂技术混合交替的压裂，同时具备气体测量裂缝导流能力、液体测量裂缝导流能力等实验测试的功能，可以满足实验人员在上述实验条件下，对压裂裂缝起裂拓展机理和裂缝导流能力进一步深入研究的需要。

Description

一种多功能压裂模拟实验系统及方法
技术领域
本发明涉及石油与天然气、地热等地质能源开发领域，具体涉及一种多功能压裂模拟实验系统及方法。
背景技术
非常规地质能源的低渗透储层，特别是非常规油气藏储层具有低孔、低渗等特征，油气等流体在储层中的渗流阻力极大，需要依赖压裂改造技术来增产，从而实现低渗油气藏等非常规地质能源的经济、高效开采，压裂技术是储层改造最有效的技术手段之一，尤其是水力压裂和CO2压裂应用最为广泛。
压裂的最主要目的是通过压裂施工在油气储层中制造一定规模的人工裂缝，作为油气等流体的渗流通道，而且人工裂缝一般需要稳定且较高的裂缝导流能力。因此，对于压裂裂缝的导流能力的测试研究显得格外重要。
现有的压裂或致裂模拟实验系统功能单一，一般仅能进行水力压裂实验模拟，一般进行CO2或N2压裂时，不能开展向CO2或N2添加相应的化学试剂，提高压裂液粘度，从而无法满足携砂要求，不能开展有关实验研究，且现有的同类实验系统结构简单，功能单一，不能满足应用需要。
随着人们对压裂裂缝的导流能力研究的进一步深入，许多测试裂缝导流能力的实验系统和方法被研究出来，但现有同类实验装置一般不能同时具有进行压裂模拟和测量裂缝导流能力的实验功能，不能进行同步或异步压裂模拟，或研究射孔方式对压裂效果的影响，也不能满足添加支撑剂的压裂实验和裂缝导流能力实验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能压裂模拟实验系统及方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明是能分别进行水力压裂、纯CO2压裂、纯N2压裂、纯CO2+化学试剂压裂、纯N2+化学试剂压裂、水力压裂液+支撑剂压裂、纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂、纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂、上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟，同步或异步压裂，改变射孔方式的压裂、及气体测量裂缝导流能力、液体测量裂缝导流能力的多功能压裂模拟实验系统。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多功能压裂模拟实验系统，包括第一盛水容器、第一气瓶、第二盛水容器及第二气瓶；
所述第一盛水容器的出口端依次连接有第一阀、第一过滤器、第一流量计、第一泵、第二阀、第一活塞容器、第一温度计、第一压力计及第一止回阀；
所述第一气瓶的出口端依次连接有第三阀、第二过滤器、第二流量计、第二泵、第二温度计、第二压力计及第二止回阀；
所述第二盛水容器的出口端依次连接有第四阀、第三过滤器、第三流量计、第三泵、第二活塞容器、第三温度计、第三压力计及第三止回阀；
所述第二气瓶的出口端依次连接有第五阀、第四过滤器、第四流量计、冷凝槽、第四泵、第四温度计、第四压力计及第四止回阀；
该实验系统还包括活塞搅拌容器，所述第一泵与第二阀之间连接有支路，该支路通过第八阀与活塞搅拌容器的底部相连；活塞搅拌容器的底部连接第九阀；活塞搅拌容器上部分别连接第五压力计和第五温度计；活塞搅拌容器的顶部通过加粗管线连接有螺旋输送机，螺旋输送机上设置有漏斗；
该实验系统还包括岩样模型本体，所述岩样模型本体上设置有注入管，所述活塞搅拌容器的顶部通过加粗管线依次连接有第十阀、锥形缓冲容器、第六温度计、第六压力计和第十一阀，第十一阀的出口与注入管顶部连接；
所述第四止回阀出口、第三止回阀出口、第二止回阀出口及第一止回阀出口通过第七阀连接至活塞搅拌容器的顶部，且第四止回阀与第七阀之间通过第六阀与注入管的入口相连接；
所述岩样模型本体的侧面设置有模型出口，所述模型出口连接有两条支路：其中一条支路上依次连接有冷凝器、第五过滤器、第七温度计、第八压力计、第十三阀、回压阀；回压阀的侧面依次连接第九压力计第二缓冲容器和手动泵；
所述模型出口连接的另一条支路上依次连接有第二压力缓冲器、压差传感器和第一压力缓冲器，所述第一压力缓冲器的出口连接至注入管的入口；所述注入管的入口与第一压力缓冲器之间设置有第十八阀，岩样模型出口与第二压力缓冲器之间设置有第十九阀；
所述回压阀出口端依次连接有第十四阀、第八温度计、第十压力计、气液分离器；气液分离器底部通过第十五阀连接有第四盛水容器，且第四盛水容器设置在天平上；
所述气液分离器的顶部出口依次连接有第十六阀、干燥器、第十七阀、第五流量计及气体收集罐；
所述岩样模型本体上还连接有用于对内部岩样加压的围压系统。
进一步地，所述岩样模型本体包括岩样模型，所述岩样模型的周围设置有隔板，隔板外侧包裹有模型外套，所述围压系统连接在隔板与模型外套之间，所述隔板靠近岩样模型一面设计孔位布置声发射仪探头，岩样模型本体具有控温功能。
进一步地，所述岩样模型为三维正方体形状，所述模型外套为密封弹性材料，所述模型出口设置在模型外套上。
进一步地，所述围压系统作用在隔板的六个面上，且围压系统包括依次连接在隔板与模型外套之间的第十二阀、第七压力计、第一缓冲容器、第五泵和第三盛水容器。
进一步地，所述活塞搅拌容器顶部的加粗管线与活塞搅拌容器连接处设置有密封盖，且所述活塞搅拌容器顶部与螺旋输送机连接处设置有密封单向开关。
进一步地，所述注入管为一根或多根，当采用一根时，注入管的末端位于岩样模型本体的中心位置；当采用多根时，多根注入管的末端对称设置在岩样模型本体的中心位置。
进一步地，所述第一活塞容器和第二活塞容器顶部设置有用于添加化学试剂或化学试剂溶液的密封盖；所述第一活塞容器和第二活塞容器底部分别与第一泵和第三泵连接，所述第一泵和第三泵能够将第一活塞容器和第二活塞容器中的化学试剂或化学试剂溶液注入活塞搅拌容器中。
进一步地，所述围压系统有附带的围压自动补偿装置，所述第一泵、第三泵、第四泵和第五泵均为恒速恒压泵，所述第二泵为气体增压泵。
进一步地，所述注入管的周向上设置有0个或多个孔，当设置多个孔时，多个孔以螺旋式进行排列，或单向等间隔形式进行排列，或双向等间隔对称排列。
一种多功能压裂模拟实验方法，包括水力压裂实验、纯CO2压裂实验、纯N2压裂实验、纯CO2+化学试剂压裂实验、纯N2+化学试剂压裂实验、水力压裂液+支撑剂压裂实验、纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟实验、同步或异步压裂实验、改变射孔方式的压裂实验、气体测量裂缝导流能力实验以及液体测量裂缝导流能力实验；
若进行水力压裂实验：
(1.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器上部装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
(1.2)打开围压，调节岩样模型本体各方向围压至实验所需压力；
(1.3)打开第十三阀，根据第九压力计显示压力值，调节手动泵至实验所需回压；
(1.4)关闭第八阀，打开第一阀、第一泵、第二阀、第七阀，将第一活塞容器压裂液注入活塞搅拌容器中，待压裂液注入完成，关闭第二阀，打开第八阀，通过第一泵将活塞搅拌容器中压裂液经过锥形缓冲容器注入岩样模型中；
(1.5)打开第十四阀、第十五阀，岩样模型本体中的压裂液便经过气液分离器流入第四盛水容器中，利用天平计量压裂液流出岩样模型本体的流体质量，计算得出压裂液流动稳动时的流量Q；
(1.6)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差△P；
(1.7)注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描岩样，观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析有关因素对压裂效果的影响；
(1.8)基于上述流量Q、压差△P，压裂液粘度u，裂缝面积A，裂缝长度L，测量裂缝平均宽度w，根据达西定律计算得到裂缝渗透率K，计算得出压裂裂缝导流能力K·w；
(1.9)根据实验方案，改变水力压裂液注入排量、总量、温度、成分、射孔方式、注入压力、三轴围压、岩样类型，继续开展对比实验；
若进行纯CO2压裂实验：
(2.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶中装入足量的CO2，为实验做好准备；
(2.2)打开围压，调节岩样模型本体各方向围压至实验所需压力；另外，根据实验目的需要，打开第十三阀，根据第八压力计显示压力值，调节手动泵使得岩样各方向回压至实验所需回压；
(2.3)打开第一阀，第一泵，第二阀，第一止回阀，第七阀，将CO2注入活塞搅拌容器中，待压裂液注入完成，关闭第二阀，打开第八阀，CO2便经过锥形缓冲容器注入岩样模型中；
(2.4)第四泵记录CO2注入流量，打开第十四阀、第十六阀、第十七阀，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐中；
(2.5)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(2.6)注入纯CO2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(2.7)根据实验方案，改变纯CO2压裂液注入排量，温度，注入总量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型等条件，开展对比实验；
若进行N2压裂实验：
(3.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶中装入足量的N2，为实验做好准备；
(3.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀，根据第九压力计调节手动泵至实验所需回压；
(3.3)打开第一阀，第一泵，第二阀，第一止回阀，第七阀，将N2注入活塞搅拌容器中，待N2注入完成，关闭第二阀，打开第八阀，N2便经过锥形缓冲容器注入岩样模型中；
(3.4)第二流量计记录N2注入流量；打开第十四阀，第十六阀，第十七阀，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐中；
(3.5)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(3.6)注入纯N2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(3.7)根据实验方案，改变纯N2压裂液注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
若进行CO2+化学试剂压裂实验：
(4.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶中装入足量的CO2，在第二活塞容器中装入足量的化学试剂为实验做好准备；
(4.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀，根据第九压力计调节手动泵至实验所需回压；
(4.3)打开第五阀、第四泵、第四止回阀、第四阀、第三泵、第三止回阀及第七阀，CO2气体和化学试剂按照设定配比共同注入活塞搅拌容器，打开活塞搅拌容器充分搅拌；
(4.4)第四泵记录注入的CO2量，第三流量计记录注入的化学试剂量，待CO2量和化学试剂比例和用量达到实验所需，关闭第二阀、第四阀、第三泵、第五阀、第四泵、第四止回阀、及第七阀，打开第一阀、第一泵、第十阀、第十一阀，将活塞搅拌容器内混合压裂液注入注入管中，混合压裂液便进入岩样模型本体中；
(4.5)打开第十四阀、第十六阀、第十七阀，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐中；打开第十五阀，岩样模型本体中的化学试剂便流入第四盛水容器中，利用天平计量流出岩样模型本体的液体质量；
(4.6)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(4.7)注入CO2+化学试剂压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(4.8)根据实验方案，改变CO2+化学试剂压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
若进行N2+化学试剂压裂实验：
则选择注入N2和化学试剂，其他操作方法与上述CO2+化学试剂压裂实验方法相同，在第一气瓶中装入足量的N2，通过第二泵将N2注入到活塞搅拌容器；在第一活塞容器中装入足量的化学试剂，之后将化学试剂注入到活塞搅拌容器中，活塞搅拌容器经搅拌后将混合物注入到岩样模型本体中，经过气液分离装置，评价压裂效果；
若进行添加支撑剂的压裂实验：
若进行水力压裂液+支撑剂压裂，或纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，或纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，利用漏斗与螺旋输送机向活塞搅拌容器中加入满足实验要求的支撑剂，利用活塞搅拌容器将压裂液介质，化学试剂及支撑剂搅拌均匀，再通过第一泵将活塞搅拌容器中的混合物经过锥形缓冲容器注入到岩样模型本体中，其他操作方法与上述水力压裂，CO2+化学试剂，纯N2+化学试剂的方法相同；
若进行多种压裂技术混合交替的压裂实验
若进行混合试剂交替注入压裂实验，则选择上述水力压裂，纯CO2压裂，纯N2压裂，纯CO2+化学试剂压裂，纯N2+化学试剂压裂，水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，任意两种或多种，其他操作方法与上述方法同理可得；
若进行气体测量岩石裂缝的导流能力实验：
(8.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶中装入足量的N2，为实验做好准备；
(8.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀，根据第九压力计调节手动泵至实验所需回压；
(8.3)打开第三阀、第二泵、第二止回阀、第六阀，关闭第七阀，N2气体注入注入管中，N2便进入岩样模型本体中将岩样致裂；
(8.4)注入N2过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(8.5)第二流量计记录N2注入流量；打开第十四阀、第十六阀、第十七阀，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐中；
(8.6)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(8.7)记录好压差传感器压差ΔP，第五流量计气体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000082
Figure BDA0003301973890000081
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000083
表示裂缝导流能力；
(8.8)根据实验方案，改变N2注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；岩样完全破裂后，待模型出口的N2流量达到稳定，记录上述实验参数数据，计算导流能力；
若进行液体测量岩石导流能力实验：
(9.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器中装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
(9.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀，根据第九压力计调节手动泵至实验所需回压；
(9.3)打开第一阀，第一泵，第二阀，第一止回阀，第六阀，第一活塞容器将压裂液经过第六阀注入注入管中，压裂液便进入岩样模型本体中，将岩样致裂；
(9.4)注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录数据，计算导流能力；
(9.5)打开第十四阀和第十五阀，岩样模型本体中的压裂液便流入第四盛水容器中，利用天平计量流出岩样模型本体的液体质量；
(9.6)利用压差传感器计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(9.7)记录好压差传感器压差ΔP，第一流量计所示液体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000092
Figure BDA0003301973890000091
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000093
表示裂缝导流能力；
(9.8)根据实验方案，改变水力压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
如果进行同步或异步压裂实验
以上实验同样能够采取两根或多根注入管同步或异步注入压裂液到岩样内，若进行同步注入实验，则选择上述实验方法中的任意一种，将第十一阀出口同时接到两根或多根注入管；若进行异步注入实验，则先接到其中一个注入管，注入完毕后，再接到另一个注入管中，然后依次接其它剩余注入管；
改变射孔方式的压裂实验
注入管的周面设置有0个或多个孔，多个孔以螺旋式进行排列，单向等间隔形式进行排列或双向等间隔对称排列，每种类型的注气管其长短、管径、孔径、孔数量、密度、相位角等技术参数能够依据具体需求设计，然后选择上述实验方法中的任意一种进行实验。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明能分别进行水力压裂、纯CO2压裂、纯N2压裂、纯CO2+化学试剂压裂、纯N2+化学试剂压裂、水力压裂液+支撑剂压裂、纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂、纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂、上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟，同步或异步压裂，改变射孔方式的压裂、及气体测量裂缝导流能力、液体测量裂缝导流能力多种实验，可以满足实验人员对压裂裂缝的导流能力的进一步深入研究。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明系统结构示意图；
图2为取两个注入管同步或异步压裂时结构图；
图3为注入管结构示意图，其中A表示注气管侧面不设置孔，B表示注气管侧面设置孔眼以螺旋式进行排列，C表示注气管侧面布孔以单向等间隔形式进行排列；D表示注气管侧面布孔以双向等间隔对称排列。
其中，1第一盛水容器、2第一阀、3第一过滤器、4第一流量计、5第一泵、6第二阀、7第一活塞容器、8第一温度计、9第一压力计、10第一止回阀、11第一气瓶、12第三阀、13第二过滤器、14第二流量计、15第二泵、16第二温度计、17第二压力计、18第二止回阀、19第二盛水容器、20第四阀、21第三过滤器、22第三流量计、23第三泵、24第二活塞容器、25第三温度计、26第三压力计、27第三止回阀、28第二气瓶、29第五阀、30第四过滤器、31第四流量计、32冷凝槽、33第四泵、34第四温度计、35第四压力计、36第四止回阀、37第六阀、38第七阀、39第八阀、40活塞搅拌容器、41第九阀、42第五压力计、43第五温度计、44螺旋输送机、45漏斗、46第十阀、47锥形缓冲容器、48第六温度计、49第六压力计、50第十一阀、51模型外套、52岩样模型、53隔板、54注入管、55第十二阀、56第七压力计、57第一缓冲容器、58第五泵、59第三盛水容器、60冷凝器、61第五过滤器、62第七温度计、63第八压力计、64第十三阀、65第九压力计、66第二缓冲容器、67手动泵、68回压阀、69第十四阀、70第八温度计、71第十压力计、72气液分离器、73第十五阀、74第四盛水容器、75天平、76第十六阀、77干燥器、78第十七阀、79第五流量计、80气体收集罐、81第十八阀、82第一压力缓冲器、83压差传感器、84第二压力缓冲器、85第十九阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
参见图1-图3一种多功能压裂模拟实验系统，所述实验系统中，第一盛水容器1与第一阀2、第一过滤器3、第一流量计4、第一泵5、第二阀6、第一活塞容器7、第一温度计8、第一压力计9及第一止回阀10依次相连；第一气瓶11与第三阀12、第二过滤器13、第二流量计14、第二泵15、第二温度计16、第二压力计17及第二止回阀18依次相连；第二盛水容器19与第四阀20、第三过滤器21、第三流量计22、第三泵23、第二活塞容器24、第三温度计25、第三压力计26及第三止回阀27依次相连；第二气瓶28、第五阀29、第四过滤器30、第四流量计31、冷凝槽32、第四泵33、第四温度计34、第四压力计35及第四止回阀36依次相连。
第一泵5与第二阀6之间分出一条支路，通过管线将第八阀39与活塞搅拌容器40底部相连；活塞搅拌容器40底部连接第九阀41；活塞搅拌容器40上部分别连接第五压力计42和第五温度计43；漏斗45与螺旋输送机44通过加粗管线与活塞搅拌容器40顶部依次相连，上述加粗管线与活塞搅拌容器40连接处设计有密封盖。
通过加粗管线将活塞搅拌容器40顶部与第十阀46，锥形缓冲容器47，第六温度计48，第六压力计49，第十一阀50与注入管54依次相连。
通过管线将第四止回阀36出口与第三止回阀27出口，第二止回阀18出口，第一止回阀10出口，第七阀38及活塞搅拌容器40的顶部相连接。
第四止回阀36与第七阀38之间另有一条支路，通过管线将第六阀37与注入管54的入口相连接。
岩样模型52是三维正方体形状，六个面都有隔板53包围，岩样模型52外层设计隔板53，隔板53由模型外套51包裹，隔板53外侧包裹有模型外套51，注入流体后模型外套51可以膨胀，并且存储一定流体。模型外套51为密封弹性材料。岩样模型52顶部设计有注入管54，注入管54的末端位于岩样模型52中心。
在当前行业内通用的压裂模拟设备原有围压系统基础上增加支路由第十二阀55、第七压力计56、第一缓冲容器57、第五泵58和第三盛水容器59依次相连接；岩样模型52的六块隔板53都与围压系统相连接，通过隔板53对岩样模型52内部岩样加压。当打开围压系统调节岩样各方向围压至实验所需压力，加围压一定时间后随着岩样变形，引起围压波动后稍微降低时，或者实验过程中随着岩样内压裂液排除，引起围压降低波动时，均会引起第五泵58自动启动，进而补充系统围压到实验目标值。
模型外套51的侧面设计有模型出口，模型出口与冷凝器60、第五过滤器61、第七温度计62、第八压力计63、第十三阀64、回压阀68依次相连接，回压阀68的侧面依次连接第九压力计65、第二缓冲容器66和手动泵67。
第五过滤器61可以过滤岩样颗粒或者固体支撑剂材料。
回压阀68底部通过管线将第十四阀69、第八温度计70、第十压力计71、气液分离器72的入口依次相连；气液分离器72底部设计有第十五阀73；第十五阀73出口连接有第四盛水容器74，天平75上放置第四盛水容器74。
气液分离器72的顶部出口与第十六阀76、干燥器77、第十七阀78、第五流量计79及气体收集罐80依次相连接。
通过管线将注入管54的入口与第一压力缓冲器82，压差传感器83，第二压力缓冲器84和模型外套51的模型出口依次相连接。
注入管54的入口与第一压力缓冲器82之间设计第十八阀81，模型外套51的模型出口与第二压力缓冲器84之间设计有第十九阀85，用于将岩样模型52内部流体排除。
所述第一活塞容器7，第二活塞容器24顶部有密封孔，可添加化学试剂；第一活塞容器7，第二活塞容器24底部分别与第一泵5和第三泵23连接，通过泵可将活塞容器中的化学试剂注入活塞搅拌容器40中。
所述活塞搅拌容器40具有搅拌和注液双重功能，活塞搅拌容器40顶部与螺旋输送机44连接处设计有密封单向开关，防止漏气。
所述锥形缓冲器47具有缓冲和控温功能，使注入试剂温度保持恒定。
所述回压装置可手动调节回压，所述围压系统有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
岩样模型52是三维正方体形状，六个面都有隔板53包围，岩样模型52外层设计隔板53有模型外套51包裹。模型外套51为密封弹性材料。岩样模型52顶部设计有注入管54，注入管54末端位于岩样模型52中心。
所述第一泵5，第二泵15，第三泵23，第四泵33是恒温恒压恒速泵，可以为系统提供持续稳定的气体或液体流量。
所述气液分离器72顶部的进口管线和出口管线插入气液分离器72内部，气液分离器72底部与液体出口相连接。干燥器77顶部的进口管线和出口管线插入干燥器77内部。
一种多功能压裂模拟实验方法，采用一种多功能压裂模拟实验系统，包括水力压裂实验、纯CO2压裂实验、纯N2压裂实验、纯CO2+化学试剂压裂实验、纯N2+化学试剂压裂实验、水力压裂液+支撑剂压裂实验、纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟实验、同步或异步压裂实验、改变射孔方式的压裂实验、气体测量裂缝导流能力实验以及液体测量裂缝导流能力实验；
若进行水力压裂实验：
1.1、装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器7上部装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
1.2、打开围压系统，调节围压至实验所需压力，当岩样变形后围压波动减小后，再用压力补偿系统补充围压修正，加围压一定时间后随着岩样变形，引起围压波动后稍微降低时，或者实验过程中随着岩样内压裂液排除，引起围压降低波动时，均会引起第五泵58自动启动补充系统围压。
1.3、打开第十三阀64，根据第九压力计65显示压力值，调节手动泵67至实验所需回压；
1.4、打开第一阀2、第一泵5、第二阀6、第七阀38，将第一活塞容器7压裂液注入活塞搅拌容器40中，待压裂液注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，通过第一泵5将活塞搅拌容器40中压裂液经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中；
1.5、打开第十四阀69、第十五阀73，岩样模型本体中的压裂液便经过气液分离器72流入第四盛水容器74中，利用天平75计量压裂液流出岩样模型本体的流体质量，计算得出压裂液流动稳动时的流量Q；
1.6、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差△P；
1.7、注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描岩样，观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析有关因素对压裂效果的影响；
1.8、基于上述流量Q、压差△P，压裂液粘度u，裂缝面积A，裂缝长度L，测量裂缝宽度w，根据公知的达西定律计算得到裂缝渗透率K，计算得出压裂裂缝导流能力K·w；
1.9、根据实验方案，改变水力压裂液注入排量、总量、温度、成分，射孔方式、注入压力、三轴围压、回压，岩样类型，继续开展对比实验。
若进行纯CO2压裂实验：
2.1、装入岩石样品至岩样模型本体，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶28中装入足量的CO2，为实验做好准备；
2.2、打开围压，调节岩样模型本体各方向围压至实验所需压力；另外，根据实验目的需要，打开第十三阀64，根据第八压力计63显示压力值，调节手动泵67使得岩样各方向回压至实验所需回压；
2.3、打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第七阀38，将CO2注入活塞搅拌容器40中，待CO2注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，CO2便经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中；
2.4、第四泵33记录CO2注入流量，打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计79，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐80中；
2.5、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差；
2.6、注入纯CO2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
2.7、根据实验方案，改变纯CO2压裂液注入排量，温度，注入总量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型等条件，开展对比实验。
若进行N2压裂实验：
3.1、装入岩石样品至岩样模型本体，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶11中装入足量的N2，为实验做好准备；
3.2、打开围压系统，调节围压至实验所需压力，在岩样品变形后围压波动减小后，再用压力补偿系统补充修正围压；打开第十三阀64，根据第九压力计65调节手动泵67至实验所需回压；
3.3、打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第七阀38，将N2注入活塞搅拌容器40中，待N2注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，N2便经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中；
3.4、第二流量计14记录N2注入流量；打开第十四阀69，第十六阀76，第十七阀78，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计79，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐80中；
3.5、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差；
3.6、注入纯N2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
3.7、根据实验方案，改变纯N2压裂液注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
若进行CO2+化学试剂压裂实验：
4.1、装入岩石样品至岩样模型本体，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶28中装入足量的CO2，在第二活塞容器24中装入足量的化学试剂为实验做好准备；
4.2、打开围压系统，调节围压至实验所需压力，在岩样品变形后围压波动减小后，再用压力补偿系统补充围压修正，打开第十三阀62，根据第九压力计65调节手动泵67至实验所需回压；
4.3、打开第五阀29、第四泵33、第四止回阀36、第四阀20、第三泵23、第三止回阀27及第七阀38，CO2气体和化学试剂按照一定配比共同注入活塞搅拌容器40，打开活塞搅拌容器充分搅拌；
4.4、第四泵33记录注入的CO2量，第三流量计22记录注入的化学试剂量，待CO2量和化学试剂比例和用量达到实验所需，关闭第二阀6、第四阀20、第三泵23、第五阀29、第四泵33、第四止回阀36、及第七阀38，打开第一阀2、第一泵5、第十阀46、第十一阀50，将活塞搅拌容器40内混合压裂液注入注入管54中，混合压裂液便进入岩样模型本体中；
4.5、打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计79，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐80中；打开第十五阀73，岩样模型本体中的化学试剂便流入第四盛水容器74中，利用天平75计量流出岩样模型本体的液体质量；
4.6、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差；
4.7、注入CO2+化学试剂压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
4.8、根据实验方案，改变CO2+化学试剂压裂液注入排量，温度，注入量，成分浓度，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
若进行N2+化学试剂压裂实验：
则选择注入N2和化学试剂，其他操作方法与上述CO2+化学试剂压裂实验方法相同，在第一气瓶11中装入足量的N2，通过第二泵15将N2注入到活塞搅拌容器40；在第一活塞容器7中装入足量的化学试剂，之后将化学试剂注入到活塞搅拌容器40中，活塞搅拌容器40经搅拌后将混合物注入到岩样模型本体中，经过气液分离装置，评价压裂效果。
若进行添加支撑剂的压裂实验：
若进行水力压裂液+支撑剂压裂，或纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，或纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，利用漏斗45与螺旋输送机44向活塞搅拌容器40中加入满足实验要求的支撑剂，利用活塞搅拌容器40将压裂液介质、化学试剂及支撑剂搅拌均匀，再通过第一泵5将活塞搅拌容器40中的混合物经过锥形缓冲容器47注入到岩样模型本体中，其他操作方法与上述水力压裂，CO2+化学试剂，纯N2+化学试剂的方法相同。
若进行多种压裂技术混合交替的压裂实验
若进行混合试剂交替注入压裂实验，则选择上述水力压裂，纯CO2压裂，纯N2压裂，纯CO2+化学试剂压裂，纯N2+化学试剂压裂，水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂中的任意两种或多种，其他操作方法与上述方法相同。
若进行气体测量岩石导流能力实验：
8.1、装入岩石样品至岩样模型本体，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶11中装入足量的N2，为实验做好准备；
8.2、打开围压系统，调节围压至实验所需压力，当岩样变形后围压波动减小时，再用压力补偿系统补充修正围压，打开第十三阀64，根据第九压力计65调节手动泵67至实验所需回压；
8.3、打开第三阀12、第二泵15、第二止回阀18、第六阀37，关闭第七阀38，N2气体注入注入管54中，N2便进入岩样模型本体中将岩样致裂；
8.4、注入N2过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
8.5、第二流量计14记录N2注入流量；打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计79，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐80中；
8.6、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差；
8.7、记录好压差传感器83压差ΔP，第五流量计79气体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000182
Figure BDA0003301973890000181
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000183
表示裂缝导流能力；
8.8、根据实验方案，改变N2注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；岩样完全破裂后，待模型出口的N2流量达到稳定，记录上述实验参数数据，计算导流能力。
若进行液体测量岩石导流能力实验：
9.1、装入岩石样品至岩样模型本体，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器7中装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
9.2、打开围压系统，调节围压至实验所需压力，在岩样品变形后围压波动减小后，再用压力补偿系统补充修正围压，打开第十三阀62，根据第九压力计65调节手动泵67至实验所需回压；
9.3、打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第六阀37，第一活塞容器7将压裂液经过第六阀37注入注入管54中，压裂液便进入岩样模型本体中，将岩样致裂；
9.4、注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录数据，计算导流能力；
9.5、打开第十四阀69和第十五阀73，岩样模型本体中的压裂液便流入第四盛水容器74中，利用天平75计量流出岩样模型本体的液体质量；
9.6、利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差；
9.7、记录好压差传感器83压差ΔP，第一流量计4所示液体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000192
Figure BDA0003301973890000191
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000193
表示裂缝导流能力；
9.8、根据实验方案，改变水力压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
如果进行同步或异步压裂实验
以上实验同样能够采取两根或多根注入管同步或异步注入压裂液到岩样内，若进行同步注入实验，则选择上述实验方法中的任意一种，将第十一阀50出口同时接到两根或多根注入管；若进行异步注入实验，则先接到其中一个注入管，注入完毕后，再接到另一个注入管中，然后接其它剩余注入管。
改变射孔方式的压裂实验
注入管的周面设置有0个或多个孔，多个孔以螺旋式进行排列，单向等间隔形式进行排列或双向等间隔对称排列，每种类型的注气管其长短、管径、孔径、孔数量、密度、相位角等技术参数能够依据具体需求设计，然后选择上述实验方法中的任意一种进行实验。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明的具体实施方式分别按照以下几种功能介绍：水力压裂，纯CO2压裂，纯N2压裂，纯CO2+化学试剂压裂，纯N2+化学试剂压裂，水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟，同步或异步压裂，改变射孔方式的压裂，及气体测量裂缝导流能力，液体测量裂缝导流能力的多功能压裂模拟实验系统。
1.若进行水力压裂实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器7上部中装入足量的压裂液，为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。打开第十三阀62，根据第八压力计64调节手动泵66至实验所需回压。第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)注入压裂液：打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第七阀38，将压裂液注入活塞搅拌容器40中，待压裂液注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，压裂液便经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中。
(4)计量压裂液：打开第十四阀69、第十五阀73，岩样模型本体中的压裂液便经过气液分离器72流入第四盛水容器74中，利用天平75计量压裂液流出岩样模型本体的流体质量，计算得出压裂液流动稳动时的流量Q。
(5)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(6)观察监测：注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程；也可结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果。
(7)计算压裂裂缝导流能力：基于上述流量Q、压差△P，压裂液粘度u，裂缝面积A，裂缝长度L，测量裂缝宽度w，根据公知的达西定律计算得到裂缝渗透率K，计算得出压裂裂缝导流能力K·w；
(8)开展对比实验：根据实验方案，改变水力压裂液注入排量、总量、温度、成分，射孔方式、注入压力，三轴围压，回压，岩样类型，继续开展对比实验。
(9)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录好数据，计算裂缝导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
2.若进行纯CO2压裂实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶28中装入足量的CO2，为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。另外，根据实验目的需要，打开第十三阀64，根据第八压力计63显示压力值，调节手动泵67使得岩样各方向回压至实验所需回压；第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)注入CO2：打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第七阀38，将CO2注入活塞搅拌容器40中，待压裂液注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，CO2便经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中。
(4)计量CO2：第四泵33记录CO2注入流量，打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计79，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐80中。
(5)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(6)观察监测：注入纯CO2压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果。
(7)开展对比实验：根据实验方案，改变纯CO2压裂液注入排量，温度，注入总量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型等条件，开展对比实验。
(8)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的纯CO2压裂液流量达到稳定，记录好数据，计算导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
所述第四泵33是恒温恒压恒速泵，可以为系统提供持续稳定的CO2气流。
3.若进行N2压裂实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶11中装入足量的N2，为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。打开第十三阀62，根据第八压力计64调节手动泵66至实验所需回压。第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)注入N2：打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第七阀38，将N2注入活塞搅拌容器40中，待N2注入完成，关闭第二阀6，打开第八阀39，N2便经过锥形缓冲容器47注入岩样模型52中。
(4)计量N2：第二流量计14记录N2注入流量；打开第十四阀69，第十六阀76，第十七阀78，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计79，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐80中。
(5)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(6)观察监测：注入纯N2压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，也可结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果。
(7)开展对比实验：根据实验方案，改变纯N2压裂液注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
(8)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的纯N2压裂液流量达到稳定，记录好数据，计算导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
4.若进行CO2+化学试剂压裂实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶28中装入足量的CO2，在第二活塞容器24中装入足量的化学试剂为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。打开第十三阀62，根据第八压力计64调节手动泵66至实验所需回压。第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)混合试剂：打开第五阀29、第四泵33、第四止回阀36、第四阀20、第三泵23、第三止回阀27及第七阀38，CO2气体和化学试剂按照一定配比共同注入活塞搅拌容器40，打开活塞搅拌容器充分搅拌。
(4)注入试剂：第四泵33记录注入的CO2量，第三流量计22记录注入的化学试剂量，待CO2量和化学试剂比例和用量达到实验所需，关闭第二阀6、第四阀20、第三泵23、第五阀29、第四泵33、第四止回阀36、及第七阀38，打开第一阀2、第一泵5、第十阀46、第十一阀50，将活塞搅拌容器40内混合压裂液注入注入管54中，混合压裂液便进入岩样模型本体中。
(5)计量试剂：打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计79，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐80中；打开第十五阀73，岩样模型本体中的化学试剂便流入第四盛水容器74中，利用天平75计量流出岩样模型本体的液体质量。
(6)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(7)观察监测：注入CO2+化学试剂压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，也可结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果。
(8)开展对比实验：根据实验方案，改变CO2+化学试剂压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
(9)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的CO2+化学试剂压裂液流量达到稳定，记录好数据，计算导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
所述活塞搅拌容器40具有搅拌和注液双重功能，活塞搅拌容器40顶部与螺旋输送机44连接处设计有密封单向开关，防止漏气。
所述锥形缓冲器47具有缓冲和控温功能，使注入试剂温度保持恒定。
5.若进行N2+化学试剂压裂实验：
则选择注入N2和化学试剂，其他操作方法与上述CO2+化学试剂压裂实验方法类似。在第一气瓶11中装入足量的N2，通过第二泵15将N2注入到活塞搅拌容器40；在第一活塞容器7中装入足量的化学试剂，之后将化学试剂注入到活塞搅拌容器40中，活塞搅拌容器40经搅拌后将混合物注入到岩样模型52中，经过气液分离装置，评价压裂效果。
6.若进行添加支撑剂的压裂实验：
若进行水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂。可利用漏斗45与螺旋输送机44向活塞搅拌容器40中加入满足实验要求的支撑剂，利用活塞搅拌容器40将压裂介质，化学试剂及支撑剂搅拌均匀，再通过第一泵5将活塞搅拌容器40中的混合物经过锥形缓冲容器47注入到岩样模型52中。其他操作方法与上述水力压裂，CO2+化学试剂，纯N2+化学试剂的方法类似。
7.若进行多种压裂技术混合交替的压裂实验
若进行混合试剂交替注入压裂实验，可选择上述水力压裂，纯CO2压裂，纯N2压裂，纯CO2+化学试剂压裂，纯N2+化学试剂压裂，水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，任意两种或多种，其他操作方法与上述方法类似。
8.若进行气体测量岩石导流能力实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶11中装入足量的N2，为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。打开第十三阀62，根据第八压力计64调节手动泵66至实验所需回压。第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)注入N2：打开第三阀12、第二泵15、第二止回阀18、第六阀37，关闭第七阀38，N2气体注入注入管54中，N2便进入岩样模型本体中将岩样致裂。
(4)观察监测：注入N2过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程；或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果
(5)计量N2：第二流量计14记录N2注入流量；打开第十四阀69、第十六阀76、第十七阀78，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计79，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐80中。
(6)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(7)计算导流能力：
记录好压差传感器83压差ΔP，第五流量计79气体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000252
Figure BDA0003301973890000251
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000261
表示裂缝导流能力。
(8)开展对比实验：根据实验方案，改变N2注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；岩样完全破裂后，待模型出口的N2流量达到稳定，记录上述实验参数数据，计算导流能力。
(9)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的N2流量达到稳定，记录好数据，计算导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
所述回压装置可手动调节回压，所述围压系统有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
所述气液分离器装置，可将气体和液体准确分离，并分类计量收集。
9.若进行液体测量岩石导流能力实验：
(1)实验准备：连接方式选择如图1所示方案，连接好设备，装入岩石样品至岩样模型52，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器7中装入足量的水力压裂液，为实验做好准备。
(2)加围压，加回压：打开第十二阀55，第一缓冲容器57，第五泵58根据第七压力计56的示数，调节围压至实验所需压力。打开第十三阀62，根据第八压力计64调节手动泵66至实验所需回压。第一缓冲容器57有附带的围压自动补偿装置，用于使围压保持在恒定。
(3)注入压裂液：打开第一阀2，第一泵5，第二阀6，第一止回阀10，第六阀37，第一活塞容器7将压裂液经过第六阀37注入注入管54中，压裂液便进入岩样模型本体中，将岩样致裂。
(4)观察监测：注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录数据，计算导流能力。
(5)计量压裂液：打开第十四阀69和第十五阀73，岩样模型本体中的压裂液便流入第四盛水容器74中，利用天平75计量流出岩样模型本体的液体质量。
(6)计量压差：利用压差传感器83计量岩样模型本体入口和出口的压差。
(7)计算导流能力：
记录好压差传感器83压差ΔP，第一流量计4所示液体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure BDA0003301973890000272
Figure BDA0003301973890000271
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure BDA0003301973890000273
表示裂缝导流能力。
(8)开展对比实验：根据实验方案，改变水力压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验。
(9)实验结束：岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录好数据，计算导流能力。实验结束后，拆卸仪器，清洗所有容器和管线，保持设备清洁。
10.如果进行同步或异步压裂
以上实验同样可采取两个或者多根注入管同步或异步注入，注入孔的布设方式如图2所示。若进行同步注入实验，则选择上述实验方法中的任意一种，将第十一阀50出口同时接到注入管54a，和注入管54b；若进行异步注入实验，则先将管线接到注入管54a，注入完毕后，再将管线接到注入管54b中。
11.改变射孔方式
注入管的周面设置有0个或多个孔，多个孔以螺旋式进行排列，单向等间隔形式进行排列或双向等间隔对称排列，如图3所示，所述注入孔54侧壁根据生产需要选择不同孔眼分布方式。图A注气管侧面不设置孔，注入气体从注气管末端输出进行爆破；如图B所示，注气管侧面设置孔眼以螺旋式进行排列，布孔相位差，布孔密度可以根据生产需要进行设定；如图C所示，注气管侧面布孔以单向等间隔形式进行排列，间隔可以根据生产需要灵活设计；如图D所示，注气管侧面布孔以双向等间隔对称排列，间隔依生产需要进行设定。此外，每种类型的注气管其长短，管径，孔径，孔数量，密度，相位角等技术参数可依据具体需求设计。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，包括第一盛水容器(1)、第一气瓶(11)、第二盛水容器(19)及第二气瓶(28)；
所述第一盛水容器(1)的出口端依次连接有第一阀(2)、第一过滤器(3)、第一流量计(4)、第一泵(5)、第二阀(6)、第一活塞容器(7)、第一温度计(8)、第一压力计(9)及第一止回阀(10)；
所述第一气瓶(11)的出口端依次连接有第三阀(12)、第二过滤器(13)、第二流量计(14)、第二泵(15)、第二温度计(16)、第二压力计(17)及第二止回阀(18)；
所述第二盛水容器(19)的出口端依次连接有第四阀(20)、第三过滤器(21)、第三流量计(22)、第三泵(23)、第二活塞容器(24)、第三温度计(25)、第三压力计(26)及第三止回阀(27)；
所述第二气瓶(28)的出口端依次连接有第五阀(29)、第四过滤器(30)、第四流量计(31)、冷凝槽(32)、第四泵(33)、第四温度计(34)、第四压力计(35)及第四止回阀(36)；
该实验系统还包括活塞搅拌容器(40)，所述第一泵(5)与第二阀(6)之间连接有支路，该支路通过第八阀(39)与活塞搅拌容器(40)的底部相连；活塞搅拌容器(40)的底部连接第九阀(41)；活塞搅拌容器(40)上部分别连接第五压力计(42)和第五温度计(43)；活塞搅拌容器(40)的顶部通过加粗管线连接有螺旋输送机(44)，螺旋输送机(44)上设置有漏斗(45)；
该实验系统还包括岩样模型本体，所述岩样模型本体上设置有注入管(54)，所述活塞搅拌容器(40)的顶部通过加粗管线依次连接有第十阀(46)、锥形缓冲容器(47)、第六温度计(48)、第六压力计(49)和第十一阀(50)，第十一阀(50)的出口与注入管(54)顶部连接；
所述第四止回阀(36)出口、第三止回阀(27)出口、第二止回阀(18)出口及第一止回阀(10)出口通过第七阀(38)连接至活塞搅拌容器(40)的顶部，且第四止回阀(36)与第七阀(38)之间通过第六阀(37)与注入管(54)的入口相连接；
所述岩样模型本体的侧面设置有模型出口，所述模型出口连接有两条支路：其中一条支路上依次连接有冷凝器(60)、第五过滤器(61)、第七温度计(62)、第八压力计(63)、第十三阀(64)、回压阀(68)；回压阀(68)的侧面依次连接第九压力计(65)第二缓冲容器(66)和手动泵(67)；
所述模型出口连接的另一条支路上依次连接有第二压力缓冲器(84)、压差传感器(83)和第一压力缓冲器(82)，所述第一压力缓冲器(82)的出口连接至注入管(54)的入口；所述注入管(54)的入口与第一压力缓冲器(82)之间设置有第十八阀(81)，岩样模型出口与第二压力缓冲器(84)之间设置有第十九阀(85)；
所述回压阀(68)出口端依次连接有第十四阀(69)、第八温度计(70)、第十压力计(71)、气液分离器(72)；气液分离器(72)底部通过第十五阀(73)连接有第四盛水容器(74)，且第四盛水容器(74)设置在天平(75)上；
所述气液分离器(72)的顶部出口依次连接有第十六阀(76)、干燥器(77)、第十七阀(78)、第五流量计(79)及气体收集罐(80)；
所述岩样模型本体上还连接有用于对内部岩样加压的围压系统。
2.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述岩样模型本体包括岩样模型(52)，所述岩样模型(52)的周围设置有隔板(53)，隔板(53)外侧包裹有模型外套(51)，所述围压系统连接在隔板(53)与模型外套(51)之间，所述隔板(53)靠近岩样模型(52)一面设计孔位布置声发射仪探头，岩样模型本体具有控温功能。
3.根据权利要求2所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述岩样模型(52)为三维正方体形状，所述模型外套(51)为密封弹性材料，所述模型出口设置在模型外套(51)上。
4.根据权利要求3所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述围压系统作用在隔板(53)的六个面上，且围压系统包括依次连接在隔板(53)与模型外套(51)之间的第十二阀(55)、第七压力计(56)、第一缓冲容器(57)、第五泵(58)和第三盛水容器(59)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述活塞搅拌容器(40)顶部的加粗管线与活塞搅拌容器(40)连接处设置有密封盖，且所述活塞搅拌容器(40)顶部与螺旋输送机(44)连接处设置有密封单向开关。
6.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述注入管(54)为一根或多根，当采用一根时，注入管(54)的末端位于岩样模型本体的中心位置；当采用多根时，多根注入管(54)的末端对称设置在岩样模型本体的中心位置。
7.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述第一活塞容器(7)和第二活塞容器(24)顶部设置有用于添加化学试剂或化学试剂溶液的密封盖；所述第一活塞容器(7)和第二活塞容器(24)底部分别与第一泵(5)和第三泵(23)连接，所述第一泵(5)和第三泵(23)能够将第一活塞容器(7)和第二活塞容器(24)中的化学试剂或化学试剂溶液注入活塞搅拌容器(40)中。
8.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述围压系统有附带的围压自动补偿装置，所述第一泵(5)、第三泵(23)、第四泵(33)和第五泵(58)均为恒速恒压泵，所述第二泵(15)为气体增压泵。
9.根据权利要求1所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，所述注入管(54)的周向上设置有0个或多个孔，当设置多个孔时，多个孔以螺旋式进行排列，或单向等间隔形式进行排列，或双向等间隔对称排列。
10.一种多功能压裂模拟实验方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种多功能压裂模拟实验系统，其特征在于，包括水力压裂实验、纯CO2压裂实验、纯N2压裂实验、纯CO2+化学试剂压裂实验、纯N2+化学试剂压裂实验、水力压裂液+支撑剂压裂实验、纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂实验、上述多种压裂技术混合交替的压裂模拟实验、同步或异步压裂实验、改变射孔方式的压裂实验、气体测量裂缝导流能力实验以及液体测量裂缝导流能力实验；
若进行水力压裂实验：
(1.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器(7)上部装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
(1.2)打开围压，调节岩样模型本体各方向围压至实验所需压力；
(1.3)打开第十三阀(64)，根据第九压力计(65)显示压力值，调节手动泵(67)至实验所需回压；
(1.4)关闭第八阀(39)，打开第一阀(2)、第一泵(5)、第二阀(6)、第七阀(38)，将第一活塞容器(7)压裂液注入活塞搅拌容器(40)中，待压裂液注入完成，关闭第二阀(6)，打开第八阀(39)，通过第一泵(5)将活塞搅拌容器(40)中压裂液经过锥形缓冲容器(47)注入岩样模型(52)中；
(1.5)打开第十四阀(69)、第十五阀(73)，岩样模型本体中的压裂液便经过气液分离器(72)流入第四盛水容器(74)中，利用天平(75)计量压裂液流出岩样模型本体的流体质量，计算得出压裂液流动稳动时的流量Q；
(1.6)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差△P；
(1.7)注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描岩样，观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析有关因素对压裂效果的影响；
(1.8)基于上述流量Q、压差△P，压裂液粘度u，裂缝面积A，裂缝长度L，测量裂缝平均宽度w，根据达西定律计算得到裂缝渗透率K，计算得出压裂裂缝导流能力K·w；
(1.9)根据实验方案，改变水力压裂液注入排量、总量、温度、成分、射孔方式、注入压力、三轴围压、岩样类型，继续开展对比实验；
若进行纯CO2压裂实验：
(2.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶(28)中装入足量的CO2，为实验做好准备；
(2.2)打开围压，调节岩样模型本体各方向围压至实验所需压力；另外，根据实验目的需要，打开第十三阀(64)，根据第八压力计(63)显示压力值，调节手动泵(67)使得岩样各方向回压至实验所需回压；
(2.3)打开第一阀(2)，第一泵(5)，第二阀(6)，第一止回阀(10)，第七阀(38)，将CO2注入活塞搅拌容器(40)中，待压裂液注入完成，关闭第二阀(6)，打开第八阀(39)，CO2便经过锥形缓冲容器(47)注入岩样模型(52)中；
(2.4)第四泵(33)记录CO2注入流量，打开第十四阀(69)、第十六阀(76)、第十七阀(78)，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计(79)，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐(80)中；
(2.5)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(2.6)注入纯CO2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(2.7)根据实验方案，改变纯CO2压裂液注入排量，温度，注入总量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型等条件，开展对比实验；
若进行N2压裂实验：
(3.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶(11)中装入足量的N2，为实验做好准备；
(3.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀(64)，根据第九压力计(65)调节手动泵(67)至实验所需回压；
(3.3)打开第一阀(2)，第一泵(5)，第二阀(6)，第一止回阀(10)，第七阀(38)，将N2注入活塞搅拌容器(40)中，待N2注入完成，关闭第二阀(6)，打开第八阀(39)，N2便经过锥形缓冲容器(47)注入岩样模型(52)中；
(3.4)第二流量计(14)记录N2注入流量；打开第十四阀(69)，第十六阀(76)，第十七阀(78)，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计(79)，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐(80)中；
(3.5)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(3.6)注入纯N2压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(3.7)根据实验方案，改变纯N2压裂液注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
若进行CO2+化学试剂压裂实验：
(4.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第二气瓶(28)中装入足量的CO2，在第二活塞容器(24)中装入足量的化学试剂为实验做好准备；
(4.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀(62)，根据第九压力计(65)调节手动泵(67)至实验所需回压；
(4.3)打开第五阀(29)、第四泵(33)、第四止回阀(36)、第四阀(20)、第三泵(23)、第三止回阀(27)及第七阀(38)，CO2气体和化学试剂按照设定配比共同注入活塞搅拌容器(40)，打开活塞搅拌容器充分搅拌；
(4.4)第四泵(33)记录注入的CO2量，第三流量计(22)记录注入的化学试剂量，待CO2量和化学试剂比例和用量达到实验所需，关闭第二阀(6)、第四阀(20)、第三泵(23)、第五阀(29)、第四泵(33)、第四止回阀(36)、及第七阀(38)，打开第一阀(2)、第一泵(5)、第十阀(46)、第十一阀(50)，将活塞搅拌容器(40)内混合压裂液注入注入管(54)中，混合压裂液便进入岩样模型本体中；
(4.5)打开第十四阀(69)、第十六阀(76)、第十七阀(78)，岩样模型本体中的CO2气体便流经第五流量计(79)，记录模型出口CO2流量，最后将CO2气体收集到气体收集罐(80)中；打开第十五阀(73)，岩样模型本体中的化学试剂便流入第四盛水容器(74)中，利用天平(75)计量流出岩样模型本体的液体质量；
(4.6)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(4.7)注入CO2+化学试剂压裂液过程中，观察岩样破裂情况和裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(4.8)根据实验方案，改变CO2+化学试剂压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
若进行N2+化学试剂压裂实验：
则选择注入N2和化学试剂，其他操作方法与上述CO2+化学试剂压裂实验方法相同，在第一气瓶(11)中装入足量的N2，通过第二泵(15)将N2注入到活塞搅拌容器(40)；在第一活塞容器(7)中装入足量的化学试剂，之后将化学试剂注入到活塞搅拌容器(40)中，活塞搅拌容器(40)经搅拌后将混合物注入到岩样模型本体中，经过气液分离装置，评价压裂效果；
若进行添加支撑剂的压裂实验：
若进行水力压裂液+支撑剂压裂，或纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，或纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，利用漏斗(45)与螺旋输送机(44)向活塞搅拌容器(40)中加入满足实验要求的支撑剂，利用活塞搅拌容器(40)将压裂液介质，化学试剂及支撑剂搅拌均匀，再通过第一泵(5)将活塞搅拌容器(40)中的混合物经过锥形缓冲容器(47)注入到岩样模型本体中，其他操作方法与上述水力压裂，CO2+化学试剂，纯N2+化学试剂的方法相同；
若进行多种压裂技术混合交替的压裂实验
若进行混合试剂交替注入压裂实验，则选择上述水力压裂，纯CO2压裂，纯N2压裂，纯CO2+化学试剂压裂，纯N2+化学试剂压裂，水力压裂液+支撑剂压裂，纯CO2+化学试剂+支撑剂的压裂，纯N2+化学试剂+支撑剂的压裂，任意两种或多种，其他操作方法与上述方法同理可得；
若进行气体测量岩石裂缝的导流能力实验：
(8.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一气瓶(11)中装入足量的N2，为实验做好准备；
(8.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀(64)，根据第九压力计(65)调节手动泵(67)至实验所需回压；
(8.3)打开第三阀(12)、第二泵(15)、第二止回阀(18)、第六阀(37)，关闭第七阀(38)，N2气体注入注入管(54)中，N2便进入岩样模型本体中将岩样致裂；
(8.4)注入N2过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；
(8.5)第二流量计(14)记录N2注入流量；打开第十四阀(69)、第十六阀(76)、第十七阀(78)，岩样模型本体中的N2气体便流经第五流量计(79)，记录模型出口N2流量，最后将N2气体收集到气体收集罐(80)中；
(8.6)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(8.7)记录好压差传感器(83)压差ΔP，第五流量计(79)气体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure FDA0003301973880000083
Figure FDA0003301973880000081
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure FDA0003301973880000082
表示裂缝导流能力；
(8.8)根据实验方案，改变N2注入排量，温度，注入量，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；岩样完全破裂后，待模型出口的N2流量达到稳定，记录上述实验参数数据，计算导流能力；
若进行液体测量岩石导流能力实验：
(9.1)装入岩石样品至岩样模型本体中，将岩样调节到实验目标温度，检查装置气密性，关闭所有阀门，在第一活塞容器(7)中装入足量的水力压裂液，为实验做好准备；
(9.2)打开围压系统，调节围压至实验所需压力；打开第十三阀(62)，根据第九压力计(65)调节手动泵(67)至实验所需回压；
(9.3)打开第一阀(2)，第一泵(5)，第二阀(6)，第一止回阀(10)，第六阀(37)，第一活塞容器(7)将压裂液经过第六阀(37)注入注入管(54)中，压裂液便进入岩样模型本体中，将岩样致裂；
(9.4)注入水力压裂液过程中，观察岩样破裂情况，裂缝延展过程，分析致裂机理，同时通过声发射监测破裂过程，或结合CT扫描观测压裂后岩样内部裂缝形态，分析压裂效果；岩样完全破裂后，待模型出口的水力压裂液流量达到稳定，记录数据，计算导流能力；
(9.5)打开第十四阀(69)和第十五阀(73)，岩样模型本体中的压裂液便流入第四盛水容器(74)中，利用天平(75)计量流出岩样模型本体的液体质量；
(9.6)利用压差传感器(83)计量岩样模型本体入口和出口的压差；
(9.7)记录好压差传感器(83)压差ΔP，第一流量计(4)所示液体流量Q，以及岩样长度L，岩样截面积A，裂缝宽度W，流体粘度μ后，通过公式：
Figure FDA0003301973880000093
Figure FDA0003301973880000091
进行计算，求得裂缝在该实验条件下的导流能力参数，其中，K表示储层渗透率，
Figure FDA0003301973880000092
表示裂缝导流能力；
(9.8)根据实验方案，改变水力压裂液注入排量，温度，注入量，成分，注入压力，三轴围压，回压，射孔方式，岩样类型，开展对比实验；
如果进行同步或异步压裂实验
以上实验同样能够采取两根或多根注入管同步或异步注入压裂液到岩样内，若进行同步注入实验，则选择上述实验方法中的任意一种，将第十一阀(50)出口同时接到两根或多根注入管；若进行异步注入实验，则先接到其中一个注入管，注入完毕后，再接到另一个注入管中，然后依次接其它剩余注入管；
改变射孔方式的压裂实验
注入管的周面设置有0个或多个孔，多个孔以螺旋式进行排列，单向等间隔形式进行排列或双向等间隔对称排列，每种类型的注气管其长短、管径、孔径、孔数量、密度、相位角等技术参数能够依据具体需求设计，然后选择上述实验方法中的任意一种进行实验。
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