CN114810025A - 模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 - Google Patents
模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114810025A CN114810025A CN202110061088.8A CN202110061088A CN114810025A CN 114810025 A CN114810025 A CN 114810025A CN 202110061088 A CN202110061088 A CN 202110061088A CN 114810025 A CN114810025 A CN 114810025A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel plate
- proppant
- branch
- diversion chamber
- seam
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 133
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 133
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 82
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 26
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000009957 hemming Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供了一种模拟水力压裂主‑支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法，所述装置包括导流室、压力试验机、回压控制器、第一钢板、第二钢板、若干压差传感器以及若干支缝钢板；所述第一钢板、第二钢板的尺寸与所述导流室的底面尺寸相同，所述支缝钢板的宽度与所述导流室的底面宽度相同；所述第一钢板设置于所述导流室底部，所述第一钢板上设置有第一支撑剂层，所述第一支撑剂层上设置有第一支缝钢板，其他支撑剂层及对应的支缝钢板交替地设置于所述导流室内，所述第二钢板设置于最后一层支撑剂层上，且所述支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法，属于油田开发水力压裂技术领域。
背景技术
水力压裂是非常规油气储层提高单井产量和采收率的重要技术之一。支撑剂起着重要的支撑作用，使其施工后水力裂缝不闭合，保持高导流能力并允许油气流动，支撑剂充填层的导流能力直接关系到压裂施工质量和增产效果。随着非常规储层开发利用，形成的水力压裂裂缝主要为复杂裂缝和网状裂缝。虽然我国石油天然气行业标准SY/T 6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价方法》公开了一种测试导流能力的支撑剂测试装置和方法，该方法通过在导流室中人工铺置单层支撑剂来进行导流能力测试，但是该方法未考虑复杂裂缝条件下，主裂缝和分支裂缝组合情况下的导流能力。
因此，提供一种用于模拟地层条件下水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置。
本发明的另一个目的还在于提供一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的方法。
本发明所提供的装置及方法用于确定支撑剂在原始地层压力条件下支撑剂支撑的主裂缝和分支裂缝组合成复杂裂缝的导流能力，从而完全模拟恢复了支撑剂在地层中的真实物理状态，使得基于该实验测试方法和装置测试得到的导流能力更加科学准确。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置，其中，所述装置包括：
导流室、压力试验机、回压控制器、第一钢板、第二钢板、若干压差传感器以及若干支缝钢板；
所述导流室的顶部开口及底部开口分别可拆卸地设置有顶部活塞、底部活塞，所述导流室的侧壁从下到上设置有若干进液口，与设置进液口的侧壁相对的所述导流室的侧壁开设有出液口；
所述第一钢板、第二钢板的尺寸与所述导流室的底面尺寸相同，所述支缝钢板的宽度与所述导流室的底面宽度相同；所述第一钢板设置于所述导流室底部，所述第一钢板上设置有第一支撑剂层，所述第一支撑剂层上设置有第一支缝钢板，其他支撑剂层及对应的支缝钢板交替地设置于所述导流室内，所述第二钢板设置于最后一层支撑剂层上，且所述支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
若干所述压差传感器用于测量用于模拟支缝的若干支撑剂层与用于模拟主裂缝的支撑剂层之间的压差；
所述压力试验机设置于所述导流室外，用于对所述导流室施加初始压力；
所述回压控制器设置于与出液口相连的出口管路上。
在本发明提供的以上所述装置中，支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置，其中“密封设置”可以通过在支缝钢板与所述导流室侧壁接触处(即支缝钢板与导流室侧壁接触的三个侧壁，即厚度方向的三个侧壁)涂覆硅胶，并使支缝钢板与导流室侧壁粘合，达到分层的目的，避免液体上下窜层。
在本发明提供的以上所述装置中，支撑剂层与支缝钢板的交替结构用于模拟地层条件下水力压裂支缝支撑剂导流能力，导流室内未设置支缝钢板的支撑剂层用于模拟地层条件下水力压裂主裂缝支撑剂导流能力，进而本发明所提供的装置可以实现模拟地层条件下水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力。
在本发明提供的以上所述装置中，可以在所述导流室的整个长度方向铺设支撑剂层，以导流室内支撑剂层与支缝钢板的交替结构模拟地层条件下水力压裂支缝支撑剂导流能力，以导流室内未设置支缝钢板的支撑剂层模拟地层条件下水力压裂主裂缝支撑剂导流能力；当然也可以根据需要仅在所述导流室的部分长度方向铺设支撑剂层，再交替设置支缝钢板和支撑剂层，以导流室内支撑剂层与支缝钢板的交替结构模拟地层条件下水力压裂支缝支撑剂导流能力；再于导流室内未铺设支撑剂层的另一部分长度方向铺设支撑剂层，用以模拟地层条件下水力压裂主裂缝支撑剂导流能力。此外，用于模拟地层条件下水力压裂支缝支撑剂导流能力所用的支撑剂可与用于模拟地层条件下水力压裂主裂缝支撑剂导流能力所用的支撑剂相同或不同。
在本发明提供的以上所述装置中，本发明对所述支缝钢板的长度不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场实际情况合理设置支缝钢板的长度，只要保证可以实现本发明的目的即可。
在本发明提供的以上所述装置中，将所述支缝钢板设置于开有进液口的一侧可以模拟油气先从支缝往主缝流动，再通过主缝流入井筒的过程。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述装置还包括若干平流泵，用于将液体经由对应的进液口注入导流室中的对应支撑剂层。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述与出液口相连的出口管路上依次设置有真空泵、回压控制器。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述出液口通过出口管路依次经由真空泵、回压控制器与量筒相连。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述装置还包括液压伺服控制器及计算机系统，所述计算机系统与所述液压伺服控制器电连接，所述液压伺服控制器与所述压力试验机电连接。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述进液口、出液口分别设置有不锈钢过滤网，用于阻止压碎的支撑剂流出。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁开设有若干边部测压孔，其中，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应若干支撑剂层处分别设置有支缝边部测压孔，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应未设置支缝钢板的支撑剂层处设置有主缝边部测压孔，若干支缝边部测压孔的出口通过管路分别与若干所述压差传感器的一端相连，主缝边部测压孔的出口通过管路经由多通阀门分别与若干所述压差传感器的另一端相连。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应若干支撑剂层中心处分别设置有支缝边部测压孔，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应未设置支缝钢板的支撑剂层中心处设置有主缝边部测压孔。
作为本发明以上所述装置的一具体实施方式，其中，所述支缝边部测压孔、主缝边部测压孔分别设置有不锈钢过滤网，用于阻止压碎的支撑剂流出。
在本发明以上所述的装置中，进液口、平流泵及支缝边部测压孔的数量均比支缝钢板的数量多一个。
在本发明以上所述的装置中，压力试验机、回压控制器、压差传感器等均为常规设备，其均可以按行业标准SY/T 6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价方法》配置。
另一方面，本发明还提供了一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的方法，其中，所述方法是利用以上所述的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置实现的，其包括：
(1)获取目标非常规储层油气田主缝和每个支缝的宽度，并根据目标非常规储层油气田井资料和压裂方案确定主-支缝分别所用的支撑剂类型、粒径尺寸和铺置浓度；
(2)根据步骤(1)中所获得的结果于导流室内铺设支撑剂层并对应设置支缝钢板，通过所述压力试验机对导流室施加初始压力；
(3)调节回压控制器设置回压值；
(4)通过若干进液口分别向导流室泵入液体，对支撑剂层进行导流能力测试，并计算其渗透率和导流能力值。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，采用水力压裂数值模拟软件分别计算目标非常规储层油气田主缝和每个支缝的宽度。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中，根据步骤(1)中所获得的结果于导流室内铺设支撑剂层并对应设置支缝钢板，包括：
步骤1：将底部活塞装入导流室，同时将第一钢板放置于导流室内；
步骤2：根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第一支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一钢板上并将其刮平后形成第一支撑剂层；
步骤3：将第一支缝钢板设置于所述第一支撑剂层上，所述第一支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第一支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述第一支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
步骤4：根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第二支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一支缝钢板上并将其刮平后形成第二支撑剂层；
步骤5：将第二支缝钢板设置于所述第二支撑剂层上，所述第二支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第二支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述第二支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
步骤6：重复步骤4-5，完成其他支撑剂层及支缝钢板的设置，并将第二钢板放置于导流室内最后一层撑剂层上；
步骤7：将顶部活塞装入导流室。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，步骤5中，所述第二支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第二支缝钢板位于相邻两个进液口之间可确保液体经由对应进液口直接进入导流室内相应的支撑剂层。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中，所述初始压力的压力值为10kN。
在本发明所提供的方法中，所述回压值为支撑剂在地层状态下所承受的孔隙压力。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(4)中，对支撑剂层进行导流能力测试是按照行业标准SY/T 6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价方法》中规定的方法对支撑剂层进行导流能力测试。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(4)中，采用达西公式计算支撑剂层的渗透率和导流能力值。
作为本发明以上所述方法的一具体实施方式，其中，步骤(4)中所用液体可为蒸馏水或2wt％的KCl水溶液。
本发明完全模拟了非常规储层条件下形成的主缝和分支缝组合的复杂水力压裂裂缝导流能力测试，同时在装置中增加了回压控制器，考虑了支撑剂在地层中所受到的孔隙压力作用，从而使得基于该实验测试方法和装置测试得到的导流能力更加科学准确，完全恢复了支撑剂在真实地层真实物理状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置中导流室的俯视图。
图3为本发明实施例提供的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置中导流室的仰视图。
主要附图标号说明：
1-1、第一平流泵；
1-2、第二平流泵；
1-3、第三平流泵；
2-1、第一阀门；
2-2、第二阀门；
2-3、第三阀门；
3、导流室；
4-1、第一支缝钢板；
4-2、第二支缝钢板；
5-1、主缝边部测压孔；
5-2、第一支缝边部测压孔；
5-3、第二支缝边部测压孔；
5-4、第三支缝边部测压孔；
6-1、第一差压传感器；
6-2、第二差压传感器；
6-3、第三差压传感器；
7、四通阀门；
8、真空泵；
9、回压控制器；
10、量筒；
11、压力试验机；
12、液压伺服控制器；
13、计算机系统；
14、第一进液口；
15、第二进液口；
16、第三进液口；
17、出液口；
18、出口阀。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。
例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置，其结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括：
导流室3(结构示意图如图2-图3所示)、压力试验机11、回压控制器9、第一钢板、第二钢板、第一压差传感器6-1、第二压差传感器6-2、第三压差传感器6-3、第一平流泵1-1、第二平流泵1-2、第三平流泵1-3、第一支缝钢板4-1、第二支缝钢板4-2、液压伺服控制器12、计算机系统13；
所述导流室3的顶部开口及底部开口分别可拆卸地设置有顶部活塞、底部活塞，所述导流室3的侧壁从下到上设置有三个进液口，即第一进液口14、第二进液口15及第三进液口16，与设置进液口的侧壁相对的所述导流室3的侧壁开设有出液口17；
所述第一钢板、第二钢板的尺寸与所述导流室3的底面尺寸相同，所述第一支缝钢板4-1、第二支缝钢板4-2的宽度与所述导流室3的底面宽度相同；所述第一钢板设置于所述导流室3底部，所述第一钢板上设置有第一支撑剂层，所述第一支撑剂层上设置有第一支缝钢板4-1，所述第一支缝钢板4-1设置于开有进液口的一侧并且所述第一支缝钢板4-1位于第一进液口14、第二进液口15之间，所述第一支缝钢板4-1与所述导流室3侧壁接触处密封设置；
所述第一支缝钢板4-1上设置有第二支撑剂层，所述第二支撑剂层上设置有第二支缝钢板4-2，第二支缝钢板4-2设置于开有进液口的一侧并且所述第二支缝钢板4-2位于第二进液口15、第三进液口16之间，所述第二支缝钢板4-2与所述导流室3侧壁接触处密封设置；
所述第二支缝钢板4-2上设置有第三支撑剂层，所述第二钢板设置于所述第三支撑剂层上；
第一平流泵1-1、第二平流泵1-2、第三平流泵1-3分别通过管路经由第一阀门2-1、第二阀门2-2、第三阀门2-3与所述第三进液口16、第二进液口15及第一进液口14相连；
所述出液口17通过管路依次经由真空泵8、出口阀18、回压控制器9与量筒10相连；
所述导流室3的另外两个侧壁中的任一侧壁对应第一支撑剂层、第二支撑剂层及第三支撑剂层的中心处分别设置有第一支缝边部测压孔5-2、第二支缝边部测压孔5-3、第三支缝边部测压孔5-4，所述导流室3的另外两个侧壁中的任一侧壁对应未设置支缝钢板的支撑剂层中心处设置有主缝边部测压孔5-1，第一支缝边部测压孔5-2、第二支缝边部测压孔5-3、第三支缝边部测压孔5-4的出口分别通过管路与第一差压传感器6-1、第一差压传感器6-2及第一差压传感器6-3的一端相连，主缝边部测压孔5-1的出口通过管路经由四通阀门7分别与第一差压传感器6-1、第一差压传感器6-2及第一差压传感器6-3的另一端相连；
第一差压传感器6-1、第一差压传感器6-2及第一差压传感器6-3分别用于测量用于模拟三条支缝的第一支撑剂层、第二支撑剂层及第三支撑剂层与用于模拟主裂缝的第一支撑剂层、第二支撑剂层及第三支撑剂层之间的压差；
所述压力试验机11设置于所述导流室3外，用于对所述导流室3施加初始压力；所述计算机系统13与所述液压伺服控制器12电连接，所述液压伺服控制器12与所述压力试验机11电连接，用于精确控制压力试验机11施加于所述导流室3的压力。
实施例2
本实施例提供了一种模拟地层压力条件下水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的方法，其是利用实施例1提供的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置实现的，其中，所述方法包括：
第一步：实验方案设计
根据所要研究的油气田井资料和压裂方案，确定主-支缝分别所用支撑剂的类型和规格(粒径尺寸)，采用水力压裂数值模拟软件计算主缝和每个支缝的宽度，并根据所计算得到的主缝和每个支缝的宽度以及所确定的主-支缝分别所用支撑剂的类型和规格于所述导流室内设置对应的支撑剂层，此外，支缝所用支撑剂类型、规格和主缝可不同。
第二步：准备导流室
选取与导流室底面尺寸相同的第一钢板和第二钢板，选取长度为第一钢板的一半、宽度与第一钢板相同的第一支缝钢板和第二支缝钢板，将第一支缝钢板和第二支缝钢板放入导流室之前先在支缝钢板周边涂设硅胶并放置至凝固；
于导流室进液口、出液口及四个测压孔(主缝边部测压孔、第一支缝边部测压孔、第二支缝边部测压孔及第三支缝边部测压孔)分别放入不锈钢过滤网，阻止压碎的支撑剂流出；
将带有方形密封圈的底部活塞放入导流室内，同时将第一钢板放置于导流室内；
根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第一支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一钢板上并将其刮平后形成第一支撑剂层；
将第一支缝钢板设置于所述第一支撑剂层上，所述第一支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第一支缝钢板位于第一进液口和第二进液口之间，所述第一支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第二支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一支缝钢板上并将其刮平后形成第二支撑剂层；
将第二支缝钢板设置于所述第二支撑剂层上，所述第二支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第二支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述第二支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第三支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第二支缝钢板上并将其刮平后形成第三支撑剂层；
将第二钢板放置于导流室内所述第三支撑剂层上；
将带有方形密封圈的顶部活塞装入导流室。
第三步：安装导流室
将安装好的导流室放在压力试验机(如可为液压框架)的两压板之间，提升下平板加液压，预加载压力(初始压力)为10kN，加载速率为3500kPa/min；
连接导流室进液口和出液口管线；
按图1所示连接四个测压孔；
关闭进口阀(第一阀门、第二阀门及第三阀门)和出口阀，采用真空泵将导流室抽真空到3.3kPa，直到排空导流室和转换线路中所有气体。之后慢慢打开进口阀，使实验液体(蒸馏水)分别通过第一进液口、第二进液口及第三进液口进入导流室，直到所有管路充满为止，关闭出口阀，将导流室液体加压到工作压力；
检查导流室接头、管路和顶部活塞、底部活塞是否有泄漏，如有泄漏实验终止；
慢慢打开出口阀，按实验方案调整回压值，回压值为支撑剂在地层状态下所承受的孔隙压力。
第四步：导流能力测试
工作压力的加载速率为3500kPa/min，本实施例中工作压力分别为10MPa、20MPa、30MPa、40MPa，50MPa和60MPa，6个不同水平的工作压力逐渐增大，并在每个压力水平上保持稳定15min，测量不同工作压力下液体流过支撑剂充填层时，支撑剂充填层的宽度(可采用游标卡尺测量)、压差和液体流速。
第五步：导流能力计算
利用第四步中所得到的测试结果根据如下公式(1)计算层流条件下支撑剂充填层的导流能力和渗透率：
公式(1)中，KWf为支撑剂充填层(支撑剂层)的导流能力，单位为平方微米厘米(μm2·cm)；K为支撑剂充填层的渗透率，单位为平方微米(μm2)；Wf为支撑剂充填层(支撑剂层)的厚度，单位为厘米(cm)；μ为试验温度下的试验液体粘度，单位为毫帕秒(mPa·s)；Q为液体流速，单位为立方厘米每分钟(cm3/min)；L为两测压孔间(即主缝边部测压孔分别与第一支缝边部测压孔、第二支缝边部测压孔及第三支缝边部测压孔之间)的距离，单位为厘米(cm)；W为导流室宽度，单位为厘米(cm)，实施例1-2中所用导流室的宽度为3.81厘米；ΔP为压降(即主缝边部测压孔分别与第一支缝边部测压孔、第二支缝边部测压孔及第三支缝边部测压孔之间的压差)，单位为千帕(kPa)。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (15)
1.一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置，其特征在于，所述装置包括导流室、压力试验机、回压控制器、第一钢板、第二钢板、若干压差传感器以及若干支缝钢板；
所述导流室的顶部开口及底部开口分别可拆卸地设置有顶部活塞、底部活塞，所述导流室的侧壁从下到上设置有若干进液口，与设置进液口的侧壁相对的所述导流室的侧壁开设有出液口；
所述第一钢板、第二钢板的尺寸与所述导流室的底面尺寸相同，所述支缝钢板的宽度与所述导流室的底面宽度相同；所述第一钢板设置于所述导流室底部，所述第一钢板上设置有第一支撑剂层，所述第一支撑剂层上设置有第一支缝钢板，其他支撑剂层及对应的支缝钢板交替地设置于所述导流室内，所述第二钢板设置于最后一层支撑剂层上，且所述支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
若干所述压差传感器用于测量用于模拟支缝的若干支撑剂层与用于模拟主裂缝的支撑剂层之间的压差；
所述压力试验机设置于所述导流室外，用于对所述导流室施加初始压力；
所述回压控制器设置于与出液口相连的出口管路上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括若干平流泵，用于将液体经由对应的进液口注入导流室中的对应支撑剂层。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述与出液口相连的出口管路上依次设置有真空泵、回压控制器。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述出液口通过出口管路依次经由真空泵、回压控制器与量筒相连。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括液压伺服控制器及计算机系统，所述计算机系统与所述液压伺服控制器电连接，所述液压伺服控制器与所述压力试验机电连接。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述进液口、出液口分别设置有不锈钢过滤网。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁开设有若干边部测压孔，其中，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应若干支撑剂层处分别设置有支缝边部测压孔，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应未设置支缝钢板的支撑剂层处设置有主缝边部测压孔，若干支缝边部测压孔的出口通过管路分别与若干所述压差传感器的一端相连，主缝边部测压孔的出口通过管路经由多通阀门分别与若干所述压差传感器的另一端相连。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应若干支撑剂层中心处分别设置有支缝边部测压孔，所述导流室的另外两个侧壁中的任一侧壁对应未设置支缝钢板的支撑剂层中心处设置有主缝边部测压孔。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述支缝边部测压孔、主缝边部测压孔分别设置有不锈钢过滤网。
10.一种模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的方法，其特征在于，所述方法是利用权利要求1-9任一项所述的模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置实现的，其包括：
(1)获取目标非常规储层油气田主缝和每个支缝的宽度，并根据目标非常规储层油气田井资料和压裂方案确定主-支缝分别所用的支撑剂类型、粒径尺寸和铺置浓度；
(2)根据步骤(1)中所获得的结果于导流室内铺设支撑剂层并对应设置支缝钢板，通过所述压力试验机对导流室施加初始压力；
(3)调节回压控制器设置回压值；
(4)通过若干进液口分别向导流室泵入液体，对支撑剂层进行导流能力测试，并计算其渗透率和导流能力值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，采用水力压裂数值模拟软件分别计算目标非常规储层油气田主缝和每个支缝的宽度。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，根据步骤(1)中所获得的结果于导流室内铺设支撑剂层并对应设置支缝钢板，包括：
步骤1：将底部活塞装入导流室，同时将第一钢板放置于导流室内；
步骤2：根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第一支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一钢板上并将其刮平后形成第一支撑剂层；
步骤3：将第一支缝钢板设置于所述第一支撑剂层上，所述第一支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第一支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述第一支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
步骤4：根据计算得到的主裂缝宽度和支裂缝宽度，确定第二支缝所需支撑剂类型、粒径尺寸，将支撑剂均匀铺置于导流室内的第一支缝钢板上并将其刮平后形成第二支撑剂层；
步骤5：将第二支缝钢板设置于所述第二支撑剂层上，所述第二支缝钢板设置于开有进液口的一侧并且所述第二支缝钢板位于相邻两个进液口之间，所述第二支缝钢板与所述导流室侧壁接触处密封设置；
步骤6：重复步骤4-5，完成其他支撑剂层及支缝钢板的设置，并将第二钢板放置于导流室内最后一层撑剂层上；
步骤7：将顶部活塞装入导流室。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述初始压力的压力值为10kN。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，对支撑剂层进行导流能力测试是按照行业标准SY/T 6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价方法》中规定的方法对支撑剂层进行导流能力测试。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，采用达西公式计算支撑剂层的渗透率和导流能力值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110061088.8A CN114810025B (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110061088.8A CN114810025B (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114810025A true CN114810025A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114810025B CN114810025B (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=82524969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110061088.8A Active CN114810025B (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114810025B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102748017A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-10-24 | 西南石油大学 | 用于油气田开发的自支撑裂缝测试分析装置及方法 |
| CN104747182A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种裂缝导流能力测试方法 |
| CN105298488A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-03 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 非连续充填方式下导流能力测试方法 |
| US20200392840A1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-12-17 | Southwest Petroleum University | method for experimentally determining the conductivity of unpropped fracture in hydraulic fracturing of shale reservoir |
-
2021
- 2021-01-18 CN CN202110061088.8A patent/CN114810025B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102748017A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-10-24 | 西南石油大学 | 用于油气田开发的自支撑裂缝测试分析装置及方法 |
| CN104747182A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种裂缝导流能力测试方法 |
| CN105298488A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-03 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 非连续充填方式下导流能力测试方法 |
| US20200392840A1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-12-17 | Southwest Petroleum University | method for experimentally determining the conductivity of unpropped fracture in hydraulic fracturing of shale reservoir |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘建坤等: "致密砂岩薄层压裂工艺技术研究及应用", 《岩性油气藏》, vol. 30, no. 1, pages 170 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114810025B (zh) | 2024-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107816342B (zh) | 裂缝内支撑剂运移规律可视化实验装置及方法 | |
| WO2018010405A1 (zh) | 基于液体压力脉冲的页岩基块动态损害评价装置与方法 | |
| CN102183796B (zh) | 一种模拟支撑剂回流的测试装置及方法 | |
| WO2018103426A1 (zh) | 一种井筒与地层裂缝耦合流动模拟实验装置及方法 | |
| CN108333098A (zh) | 页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置 | |
| CN104358552B (zh) | 一种用于驱油实验的可视化平面填砂模型 | |
| CN102174883A (zh) | 清水压裂自支撑裂缝导流能力测试方法 | |
| CN104747182A (zh) | 一种裂缝导流能力测试方法 | |
| CN106437671B (zh) | 一种可视化裂缝型岩板酸液刻蚀实验装置及实验方法 | |
| CN107939384A (zh) | 一种模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置及方法 | |
| US11905812B2 (en) | Intra-layer reinforcement method, and consolidation and reconstruction simulation experiment system and evaluation method for gas hydrate formation | |
| CN103993877B (zh) | 径向井压裂测试装置 | |
| Zhou et al. | A new inorganic sealing material used for gas extraction borehole | |
| CN208137906U (zh) | 一种暂堵转向性能评价用真三轴试验装置 | |
| CN110470586A (zh) | 一种室内离层充水沟通断层的渗透实验方法及系统 | |
| CN110656918B (zh) | 一种多尺度裂缝两相流动模拟评测方法 | |
| CN114810025A (zh) | 模拟水力压裂主-支缝组合支撑剂导流能力的装置及方法 | |
| CN206338059U (zh) | 一种可视化裂缝型岩板酸液刻蚀实验装置 | |
| CN110593866B (zh) | 多尺度裂缝内气液两相流模拟与缝间干扰评价测试装置 | |
| CN209780859U (zh) | 一种低渗透砂砾岩油藏压裂水平井产能模拟模型 | |
| CN105372161B (zh) | 一种支撑剂选择性渗透能力的测试方法 | |
| CN110805440A (zh) | 一种高温高压缝洞油藏可视化注剂物理模型 | |
| CN116335654A (zh) | 一种模拟页岩气特殊机理的压裂水平井产量预测方法 | |
| CN210858685U (zh) | 酸蚀裂缝复合导流能力测试装置 | |
| CN207866664U (zh) | 一种岩石基础灌浆试验装置 |
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 |