CN206892055U - 一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，包括滑溜水携砂液进口管道以及其下方水平放置的清水管道，进口管道连通可视化平板中，可视化平板内多个滤失孔眼通过滤失管道连通清水管道，可视化平板两端连接有压差传感器，整个清水管道水平放置位于可视化平板的正下方，可视化平板由大螺杆泵提供动力，将携砂液通过进口端输送到平板装置中，其上设置有众多滤失孔眼，分别通过各自的滤失管道流入水平管道中，水平管道由小螺杆泵提供动力，将清水泵入其中，通过人工调控滤失管道上阀门的开关，借此研究滤失性对于支撑剂输送规律的影响；通过改变平板装置与水平管道的压力差，研究实际压裂中不同净压力下滤失性对于支撑剂铺置的影响。

Description

一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发领域，特别涉及一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，在有滤失性的情况下模拟支撑剂输送规律，用来模拟实际页岩压裂中压裂液不断滤失时支撑剂的铺置规律。

背景技术

受美国页岩气快速发展的影响，中国也掀起了页岩气开发与研究的热潮。借鉴其成功开发经验，中国页岩气勘探开发已取得初步成果，但面对非均质性极强的页岩，我国现有的开采技术与开采模式尚处于探索起步阶段，要形成工业化开采，仍有很长的路要走。因此，加快页岩气开发理论研究以及技术创新成为我国页岩气技术突破的核心之举。

北美地区页岩气商业性开发的结果表明，滑溜水压裂技术是页岩气成功开发的核心技术之一。滑溜水的典型特征是粘度低，密度小，其中99.5％的含量都为水和支撑剂，因而携砂能力差，实际施工中必须使用大排量进行携砂，这就决定了压裂液在地层中的滤失特别快。然而笔者调研了国内外研究滑溜水携砂的实验模拟装置发现，目前的装置基本都是基于大型可视化平板和同心圆筒装置来研究支撑剂的运移，且这两种装置都未曾考虑滤失性。鉴于此，要想更加真实的研究实际压裂中滑溜水携砂在滤失性地层中的输送规律，传统实验装置的弊端已是很明显。

发明内容

针对以上实验装置的缺陷，本实用新型的目的是提供一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，通过人工调节滤失管道上阀门的开关实现对实际压裂中非均质滤失时支撑剂输送规律的研究。另外，通过调节两管道的压力差来模拟实际压裂中不同净压力(压裂液压力与最小水平主应力的差值)下压裂液滤失量对于支撑剂输送的影响。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，包括滑溜水携砂液进口管道1-1以及其下方水平放置的清水管道1-2，滑溜水携砂液进口管道1-1的进口端下游为流量计2-1，进口管道1-1通过A三通装置8将其分为3个支流，通入可视化平板9中，可视化平板9内设置有多个滤失孔眼5，滤失孔眼5通过滤失管道6连通清水管道1-2，所述的可视化平板9两端连接有压差传感器3-1，可视化平板9出口通过B三通装置10连通至出口管道11；所述的清水管道1-2下游安装有开关阀门4、流量计2-2和压差传感器3-2，整个清水管道1-2水平放置位于可视化平板9的正下方。

所述的可视化平板9，可视化平板9的一端是a组滤失管道，可视化平板9的另一端是b组滤失管道，其中a组滤失管道一排设置4 个滤失孔眼，b组滤失管道一排设置3个滤失孔眼，两组孔眼采取插空等间距排布。

所述的滤失管道6与滤失孔眼5连接处的进口端为管网13，管网13网孔间距小于支撑剂粒径12，各滤失管道6上设置有阀门7。

本实用新型装置的有益效果是：

现有研究携砂液在裂缝中运移规律的实验装置都是基于传统压裂中所使用的实验装置。传统压裂排量小，压裂液粘度大，滤失小，其对于支撑剂运移规律的影响可以忽略不计，但页岩滑溜水压裂中，滤失特别大，再借用常规的实验装置就不太合理。因而，尤其缺少一种有效模拟高滤失下支撑剂输送规律的实验装置。本实用新型一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，同样采用传统的可视化平板装置，但是在平板上做了许多孔眼，并通过滤失管道与其下的水平管道相连。每条滤失管道上都装有阀门，可人工对其进行调控，借此可以研究非均质性对于支撑剂运移的影响；可视化平板的两端和水平管道两端均安装有压差传感器，分别连接到控制台上，通过控制台来改变大、小螺杆泵的排量差，进而改变可视化平板与水平管道之间的压力差，借此可研究不同净压力(压裂液压力与最小水平主应力的差值) 下滤失性对于支撑剂输送的影响。

本实用新型结构简单、便于加工制造，对于模拟页岩气压裂中滤失性对于支撑剂铺置运移规律的影响研究很有意义，适宜推广使用。

附图说明

图1为本实用新型原理结构示意图。

图2为滤失管道筛网。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细论述。

如图1所示，一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，包括滑溜水携砂液进口管道1-1以及其下方水平放置的清水管道1-2，滑溜水携砂液进口管道1-1的进口端下游为流量计2-1，进口管道1-1 通过A三通装置8分为3个支流连通入可视化平板9中，可视化平板9内设置有多个滤失孔眼5，滤失孔眼5通过滤失管道6连通清水管道1-2，所述的可视化平板9两端连接有压差传感器3-1，可视化平板9出口通过B三通装置10连通至出口管道11，通过3个分支管道将可视化平板9中的携砂液排出，最终汇集于总出口管道11中；所述的清水管道1-2下游安装有开关阀门4、流量计2-2和压差传感器3-2，整个清水管道1-2水平放置位于可视化平板9的正下方。

所述的可视化平板9，可视化平板9的一端是a组滤失管道，可视化平板9的另一端是b组滤失管道，其中a组滤失管道一排设置4 个滤失孔眼，b组滤失管道一排设置3个滤失孔眼，两组孔眼采取插空等间距排布。

所述的滤失管道6与孔眼5接口处的结构如图2所示，滤失管道 6进口端为管网13，管网13网孔间距小于支撑剂粒径12，各滤失管道6上设置有阀门7，可单独人工进行开关。

本实用新型的工作原理如下：

开始实验时，通过大型螺杆泵将配置好的滑溜水携砂液输送进入滑溜水携砂液进口管道1-1中，同时通过小螺杆泵将清水通过清水管 1-2泵入清水管，两者之间的排量差由具体实验确定。进入滑溜水携砂液进口管道1-1中的携砂液流入三通装置8之后，分3个方向流入大型可视化平板装置中。此时，由于装置9和清水管道1-2之间压力差的作用，一部分液体会通过滤失管网滤失进入清水管1-2，因而，平板内的流速会连续下降。另外，由于重力、浮力、壁面等因素的影响，进入平板内的支撑剂会发生沉降，通过可视化的平板装置9就可观察到支撑剂的沉降和运移，借此可研究在有压裂液滤失情况下支撑剂的输送规律。每个滤失管道上都安装有阀门7，可通过人工调控阀门的关闭实现模拟页岩储层的非均质性，借此可研究非均质滤失对于支撑剂输送规律的影响；滑溜水携砂液进口管道1-1和清水管1-2上分别安装有流量计和压差传感器，其分别通过传感装置连接到调控台上，调控台可对大螺杆泵和小螺杆泵进行调控，进而改变滑溜水携砂液进口管道1-1和清水管1-2中的排量，借此可用来研究实际页岩气压裂中不同净压力下(压裂液压力与最小水平主应力的差值)滤失性对于支撑剂输送的影响规律。

Claims (3)

1.一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，其特征是，包括滑溜水携砂液进口管道(1-1)以及其下方水平放置的清水管道(1-2)，滑溜水携砂液进口管道(1-1)的进口端下游为流量计(2-1)，进口管道(1-1)通过A三通装置(8)将其分为3个支流，通入可视化平板(9)中，可视化平板(9)内设置有多个滤失孔眼(5)，滤失孔眼(5)通过滤失管道(6)连通清水管道(1-2)，所述的可视化平板(9)两端连接有压差传感器(3-1)，可视化平板(9)出口通过B三通装置(10)连通至出口管道(11)；所述的清水管道(1-2)下游安装有开关阀门(4)、流量计(2-2)和压差传感器(3-2)，整个清水管道(1-2)水平放置位于可视化平板(9)的正下方。

2.根据权利要求1所述的一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，其特征是，所述的可视化平板(9)，可视化平板(9)的一端是a组滤失管道，可视化平板(9)的另一端是b组滤失管道，其中a组滤失管道一排设置4个滤失孔眼，b组滤失管道一排设置3个滤失孔眼，两组孔眼采取插空等间距排布。

3.根据权利要求1所述的一种可调控滤失的滑溜水携砂实验模拟装置，其特征是，所述的滤失管道(6)与滤失孔眼(5)连接处的进口端为管网(13)，管网(13)网孔间距小于支撑剂粒径(12)，各滤失管道(6)上设置有阀门(7)。