CN205172548U - 一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种体积压裂纵横交错裂缝缝网模拟装置，包括一矩形的主裂缝玻璃管，主裂缝玻璃管的两根横向管道连通有至少两根裂缝橡胶管，裂缝橡胶管上设置有砝码夹持器，裂缝橡胶管两侧安装有用来格挡砝码的平行板，整体构构成一个纵横交错的裂缝缝网；该装置可模拟水平井中每段分两簇压裂进行体积压裂时，不同排量、液量、射孔孔径条件下，压裂液中支撑剂的运移、沉降、铺置情况以及最终纵横向裂缝的扩展和延伸后所形成的缝网形态；根据支撑剂最终的砂堤形态来分析它们之间的关系，对今后的非常规油气水力压裂施工可进行模拟分析。

Description

一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟装置，特别涉及一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置。

技术背景

水平井分段多簇水力压裂是提高油气田单井产量和最终采收率的主要技术，是国内外开采致密油和页岩气等非常规油气资源的必要技术。根据近几年国内外压裂后的微地震数据分析表明，非常规油气井进行体积压裂后，人工裂缝和天然裂缝沟通起来，产生了纵横交错的离散型裂缝网络。正是形成了裂缝缝网，致密油与页岩气这类极低渗透性储层中的油气才得以成功开采。但是由于缺乏系统全面的模拟研究，这种大排量、大液量的非常规油气体积压裂工艺技术机理还不成熟，许多施工参数的确定要依靠现场经验来估计和推算，裂缝的扩展和延伸后的最终形态也只能通过微地震资料来分析。微地震数据分析不但费用高昂，其不确定性也使得体积压裂施工后储层中实际的缝网形态很难确定，关键问题是排量和液量的改变对于纵横向裂缝的延伸影响也靠经验摸索。因此本实用新型装置对现场体积压裂施工作业具有一定的指导作用。

目前，国内在研究纵横向裂缝延伸和扩展方面主要依靠有限元和压裂优化软件，模拟在不同的地应力和施工方案条件下，缝网形态的变化。但是缺少模拟井下储层压裂后裂缝纵横向扩展的实体装置，来研究压裂施工参数的变化对缝网最终形态的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置，采用水平主裂缝的宽度可以调节，并且横向的次生裂缝的宽度可以变化来实现裂缝缝网延伸发展，与不同排量和液量下压裂液中支撑剂在裂缝中运移后形成的最终形态；模拟排量和液量变化时横向纵向裂缝的延伸情况，主要用于研究非常规储层“分段多簇”水力压裂时形成的纵横裂缝的延伸、扩展；分析施工排量变化时，压裂液中支撑剂在地层裂缝缝网中的运移、沉降、铺置情况；因此，对非常规油气体积压裂后纵横向缝网形态的研究有较大的意义。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案实现：

一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置，包括一矩形的主裂缝玻璃管3，主裂缝玻璃管3的进口管道上设置有第一控阀门1，主裂缝玻璃管3的纵向管道通往两根横向管道处均设置有喷嘴2，喷嘴2的前端管路上设置有第二控制阀1’，主裂缝玻璃管3的每条横向通道的末端均设置有第三控制阀1”，主裂缝玻璃管3的两根横向管道连通有至少两根裂缝橡胶管4，裂缝橡胶管4上设置有砝码夹持器6，裂缝橡胶管4两侧安装有用来格挡砝码的平行板5。

本实用新型缝网模拟装置的效果是：总主裂缝玻璃管3和裂缝橡胶管4构成一个纵横交错的裂缝缝网，模拟纵横裂缝在变排量和变液量的条件下，纵向裂缝的延伸以及横向裂缝的扩展；能够较真实地模拟压裂液进入射孔孔道的的实际情况，采用有机透明玻璃以及弹性性能较好的橡胶管，有助于观察压裂液中支撑剂的运移、携砂、铺置等情况；并且采用不同孔径参数来研究射孔参数对缝网形成的影响；同时通过砝码数量来控制横向裂缝产生时需要克服的地层应力大小，实现模拟体积压裂时变排量和变液量注入地层时纵向裂缝的延伸与沟通横向裂缝形成复杂裂缝网络过程。

附图说明

附图是本实用新型装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型原理作详细说明。

参考附图，一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置，包括一矩形的主裂缝玻璃管3，主裂缝玻璃管3的进口管道上设置有第一控阀门1，主裂缝玻璃管3的纵向管道通往两根横向管道处均设置有喷嘴2，喷嘴2的前端管路上设置有第二控制阀1’，主裂缝玻璃管3的每条横向通道的末端均设置有第三控制阀1”，主裂缝玻璃管3的两根横向管道连通有至少两根裂缝橡胶管4，裂缝橡胶管4上设置有砝码夹持器6，裂缝橡胶管4两侧安装有用来格挡砝码的平行板5。

本实施例中装置用高1m、宽3cm、长3m的矩形主裂缝玻璃管3来模拟压后的主裂缝形态。两个主裂缝之间的簇间距为3m,用内径为1cm、长为3m的裂缝橡胶管4来模拟次生的横向裂缝。

本发明的工作原理为：压裂液从右侧进口管道注入，打开进口第一控阀门1阀门后，液体分流两路注入两根横向管道，喷嘴装置2的大小调节模拟孔眼大小，压裂液进入纵横交错的裂缝缝网；

压裂液进入两个主裂缝通道后，在压强的作用下压裂液会进入次生的裂缝橡胶管4。由于在非常规油气分段多簇体积压裂过程中，横向裂缝的延伸和扩展较为复杂，有时候由于排量和液量的变化横向次生裂缝未能沟通起来。因此在裂缝橡胶管4橡胶管两侧安装的平行板5用来格挡砝码夹持器6以控制横向裂缝向两侧的扩展。不同的排量和液量下，通过砝码夹持器6来实现横向裂缝扩展时所需要克服大小不同的阻力。

实验完成后，最后打开第三控制阀1”将压裂液收集到储液池中。

本实用新型装置的原理如下：

该装置可模拟水平井中每段分两簇压裂时，不同排量、液量、射孔孔径条件下，压裂液中支撑剂的运移、沉降、铺置以及最终横向裂缝的延伸与扩展情况。流体压力迫使其流经射孔孔道，进入主裂缝玻璃管，由于重力、压强、液体流速等影响因素，支撑剂会在此处沉降，并且会出现不同的砂体形态。随后压裂液携带支撑剂向主裂缝两侧延伸，最后横向裂缝相互沟通与主裂缝相互作用形成了复杂的缝网模型。通过控制排量、液量、支撑剂粒径来研究其对缝网产生的影响大小，在此基础上通过改变射孔孔径来研究各参数与流动形态的影响作用。

Claims (1)

1.一种体积压裂纵横向裂缝缝网延伸扩展模拟装置，包括一矩形的主裂缝玻璃管(3)，主裂缝玻璃管(3)的进口管道上设置有第一控阀门(1)，主裂缝玻璃管(3)的纵向管道通往两根横向管道处均设置有喷嘴(2)，喷嘴(2)的前端管路上设置有第二控制阀(1’)，主裂缝玻璃管(3)的每条横向通道的末端均设置有第三控制阀(1”)，主裂缝玻璃管(3)的两根横向管道连通有至少两根裂缝橡胶管(4)，裂缝橡胶管(4)上设置有砝码夹持器(6)，裂缝橡胶管(4)两侧安装有用来格挡砝码的平行板(5)。