CN207600903U - 多功能网络裂缝导流能力测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能网络裂缝导流能力测试系统，包括多功能网络裂缝导流仪和数据采集系统，数据采集系统分别连接有流量计量仪、第一压差仪、第一位移仪、第二位移仪和第二压差仪；多功能网络裂缝导流仪包括底座和导流室，导流室外壁上分别设置有流量孔和压差孔，流量孔通过流量管线与流量计量仪连接，压差孔通过第二压差管线与第二压差仪连接；第一压差仪通过压差管线连接有中间容器装置，压差管线另一端分为连接有压差支管A和压差支管B，压差支管A依次连接有平流泵和液罐，压差支管B连接有高压气瓶；压差孔与第二压差仪之间的第二压差管线上连接有支管。本实用新型功能较为强大，应用范围广，具有重要的实用价值。

Description

多功能网络裂缝导流能力测试系统

技术领域

本实用新型涉及页岩气开发领域，具体地指一种多功能网络裂缝导流能力测试系统。

背景技术

随着我国页岩气藏商业开发的成功，非常规油气藏的大规模开发在不断深入，水力压裂技术是改造此类油气藏的必需技术手段。由于不同于以往的常规油气藏压裂，在页岩气藏中形成的是裂缝网络，但目前测试裂缝导流能力的实验仍然沿用常规的方法，难以准确反映页岩气藏中的裂缝流动能力。在页岩气藏中，会出现气液两相流、高速非达西气体流动等多种现象，常规裂缝导流能力的实验，多采用蒸馏水作为驱替介质，因此实验结果与页岩气藏的真实情况会相差较大。

发明内容

本实用新型针对现有常规液测导流仪，不能模拟气体或气液两相流在裂缝网络中流动能力的缺陷；提供了一种多功能网络裂缝导流能力测试系统，该系统具有准确模拟页岩气藏中裂缝网络的流动能力，还具有其它多种功能，如测试支撑剂的破碎率、进行液体或气体等单一流体测试、利用页岩岩板模拟地下储层以及测试裂缝宽度等，这些功能扩大了该发明的用途，实用价值较大。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种多功能网络裂缝导流能力测试系统，包括多功能网络裂缝导流仪和数据采集系统，所述数据采集系统分别连接有流量计量仪、第一压差仪、第一位移仪、第二位移仪和第二压差仪；所述多功能网络裂缝导流仪通过流量管线、第一位移管线、第二位移管线和第二压差管线分别与流量计量仪、第一位移仪、第二位移仪和第二压差仪连接，所述第一压差仪通过压差管线连接有中间容器装置，所述中间容器装置另一端分为连接有压差支管和压差支管，所述压差支管依次连接有平流泵和液罐，所述压差支管连接有高压气瓶；所述多功能网络裂缝导流仪与第二压差仪之间的第二压差管线上连接有支管，所述支管分别连接有抽真空系统和回压器，所述回压器连接有天平。

进一步地，所述多功能网络裂缝导流仪包括底座，所述底座上设置有圆盘状的导流室底盘，所述导流室底盘上表面中央设置有导流室中心入口，所述导流室底盘周面上套有圆环状滤网，所述导流室底盘上表面设置有中空的圆柱体状的导流室柱塞，且导流室柱塞插在导流室中心入口上固定，所述导流室柱塞外套有导流室外壳，所述导流室底盘与导流室外壳通过螺纹连接。

再进一步地，所述导流室外壳由多个直径逐渐减小的圆柱体堆叠而成，所述流量孔和压差孔开设在导流室最底部圆柱体外壁上，所述导流室外壳最上部圆柱体外壁上还对称开设有凹槽孔，用来转动安装导流室外壳。

再进一步地，所述流量孔通过流量管线与流量计量仪连接，所述压差孔通过第二压差管线与第二压差仪连接；所述流量孔和压差孔之间通过集流管线连接，所述集流管线两端分别与流量管线和第二压差管线连接；两个对称凹槽孔通过第一位移管线和第二位移管线分别与第一位移仪、第二位移仪连接。

再进一步地，所述底座的侧壁中央设置有气液进口，所述气液进口与流量计量仪和中间容器装置之间压差管线连接，所述气液进口两侧的底座的侧壁上对称设置有加热孔，所述加热孔与加热棒连接，所述底座下方设置有液压加载装置。

再进一步地，所述压差管线还并联了第二中间容器装置，所述中间容器装置和第二中间容器装置一侧均连接有阀门。

再进一步地，所述压差管线与平流泵之间的压差支管上设置有进液阀门。

再进一步地，所述压差管线与高压气瓶之间的压差支管上设置有进气阀门。

本实用新型还提供了一种上述多功能网络裂缝导流能力测试系统检测流体介质的方法，包括以下步骤：

1)将多功能网络裂缝导流仪放置在液压加载装置上，关闭进气阀门，打开进液阀门，流体介质通过液体流量计和压差仪进入导流室中心入口，由导流室底盘中心向四周扩散，进入流量孔和压差孔，测试出口压力；

2)同时，通过液压加载装置逐步在多功能网络裂缝导流仪上加压到测试标准压力值，并利用第一位移仪和第二位移仪测试支撑剂的厚度变化；上述数据通过数据采集系统自动传输到计算机中，根据所记录的数据，可以计算出不同时刻的导流能力。

本实用新型还提供了一种上述多功能网络裂缝导流能力测试系统用于径向导流能力测试、支撑剂破碎能力和强度测试、裂缝宽度和支撑剂嵌入深度的测试和长期导流能力测试中的应用。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型具有模拟页岩气藏中裂缝网络的流动能力，可利用加工的页岩岩板或所设计的裂缝网络模型，研究不同裂缝网络组合下的支撑剂导流能力。对于不同闭合压力、不同支撑剂类型和浓度组合等，都能进行针对性的实验模拟研究。同时，可以使用液体或气体进行单一流体测试，也可以采用气液两相流测试裂缝网络的导流能力等。

2)本实用新型的系统采用圆柱形导流室，可以更为准确地模拟页岩气藏中的流体向中心一口井的流动情况，与常规的长条状导流室反映线性流的情况完全不同。由于线性流多出现在压裂裂缝的早期阶段，持续时间也较短，因此，常规导流室所测试的结果偏大，不能反映压裂裂缝的后期生产情况。采用圆柱形导流室就能够反映出地层流体在储层和裂缝内的径向流情况，比较符合生产实际，因此，结果更具有代表性。

3)本实用新型的系统大大提高其应用范围，避免了以往装置功能单一的情况。除了测试裂缝网络的导流能力，该发明装置还能用来测试支撑剂的破碎率，用于支撑剂评价；模拟地层流体径向流入井筒；测试不同闭合压力下的裂缝宽度；模拟地层温度，测试不同压裂液类型对支撑剂导流能力的伤害等。

综上所述，本实用新型可以测试多种流体类型在裂缝网络中的导流能力，同时，还能用来测试支撑剂的破碎率，用于支撑剂评价；模拟地层流体径向流入井筒；测试不同闭合压力下的裂缝宽度；评价压裂液对支撑剂导流能力的伤害等。因此，本实用新型功能较为强大，应用范围广，具有重要的实用价值。

附图说明

图1为多功能网络裂缝导流能力测试系统的结构示意图；

图2为多功能网络裂缝导流仪的分解图；

图中，多功能网络裂缝导流仪1、底座1.1、气液进口1.11、加热孔1.12、导流室底盘1.2、导流室中心入口1.21、圆环状滤网1.3、导流室柱塞1.4、导流室外壳1.5、流量孔1.51、压差孔1.52、凹槽孔1.53、数据采集系统2、流量计量仪3、流量管线3.1、第一压差仪4、压差管线4.1、压差支管A4.11、压差支管B4.12、第一位移仪5、第一位移管线5.1、第二位移仪6、第二位移管线6.1、第二压差仪7、第二压差管线7.1、中间容器装置8、第二中间容器装置8.1、平流泵9、液罐10、高压气瓶11、支管12、抽真空系统13、回压器14、天平15、液压加载装置16、加热棒17、阀门18、进液阀门19、进气阀门20、集流管线21。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以下结合具体实施例进一步阐明本实用新型的主要内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于以下实施例。

如图1～2所示多功能网络裂缝导流能力测试系统，包括多功能网络裂缝导流仪1和数据采集系统2，数据采集系统2分别连接有流量计量仪3、第一压差仪4、第一位移仪5、第二位移仪6和第二压差仪7；

多功能网络裂缝导流仪1包括底座1.1，底座1.1上设置有圆盘状的导流室底盘1.2，导流室底盘1.2上表面中央设置有导流室中心入口1.21，导流室底盘1.2周面上套有圆环状滤网1.3，导流室底盘1.2上表面设置有中空的圆柱体状的导流室柱塞1.4，且导流室柱塞1.4插在导流室中心入口1.21上固定，导流室柱塞1.4外套有导流室外壳1.5，导流室底盘1.2与导流室外壳1.5通过螺纹连接。

导流室外壳1.5由多个直径逐渐减小的圆柱体堆叠而成，流量孔1.51和压差孔1.52开设在导流室1.5最底部圆柱体外壁上，导流室外壳1.5最上部圆柱体外壁上还对称开设有凹槽孔1.53，

流量孔1.51通过流量管线3.1与流量计量仪3连接，压差孔1.52通过第二压差管线7.1与第二压差仪7连接；流量孔1.51和压差孔1.52之间通过集流管线21连接，集流管线21两端分别与流量管线3.1和第二压差管线7.1连接；两个对称凹槽孔1.53通过第一位移管线5.1和第二位移管线6.1分别与第一位移仪5、第二位移仪6连接；

压差孔1.52与第二压差仪7之间的第二压差管线7.1上连接有支管12，

底座1.1的侧壁中央设置有气液进口1.11，气液进口1.11与流量计量仪3和中间容器装置8之间压差管线4.1连接，气液进口1.11两侧的底座1.1的侧壁上对称设置有加热孔1.12和加热孔1.13，加热孔1.12与加热棒17连接，底座1.1下方设置有液压加载装置16。

第一压差仪4通过压差管线4.1连接有中间容器装置8，中间容器装置8另一端分为连接有压差支管A4.11和压差支管B4.12，压差支管A4.11依次连接有平流泵9和液罐10，压差管线4.1与平流泵9之间的压差支管A4.11上设置有进液阀门19；

压差支管B4.12连接有高压气瓶11；压差管线4.1与高压气瓶11之间的压差支管B4.12上设置有进气阀门20；

压差管线4.1还并联了第二中间容器装置8.1，中间容器装置8和第二中间容器装置8.1一侧均连接有阀门18；支管12分别连接有抽真空系统13和回压器14，回压器14连接有天平15。

上述多功能网络裂缝导流能力测试系统组装方法如下：

1.准备导流室，首先将导流室外壳1.5转动安装到导流室底盘1.2上，然后按照网络格式将支撑剂铺置在导流室底盘1.2，将导流室柱塞1.4放置在支撑剂上，并确保支撑剂厚度均匀，最后将整个导流室放置在液压装置上面。

2.连接管线，将进出口管线、压差、流量计量管线等连接好，并将加热棒放入加热孔1.13中，根据实验要求进行加热，准备导流能力测试。

利用上述多功能网络裂缝导流能力测试系统检测流体介质(流体介质为液体或气体)的方法，具体如下：

1)将多功能网络裂缝导流仪1放置在液压加载装置16上，关闭进气阀门20，打开进液阀门19，流体介质通过液体流量计3和压差仪4进入导流室中心入口1.21，由导流室底盘1.2中心向四周扩散，进入流量孔1.51和压差孔1.52，测试出口压力；

2)同时，通过液压加载装置16逐步在多功能网络裂缝导流仪1上加压到测试标准压力值，并利用第一位移仪5和第二位移仪6测试支撑剂的厚度变化；上述数据通过数据采集系统2自动传输到计算机中，根据所记录的数据，可以计算出不同时刻的导流能力。

由于支撑剂是按照一定的网络格式铺置的，因此无论利用液体还是气体作为介质，所测试得到的导流能力都是反映的裂缝网络导流能力。这与现有的利用矩形长条状导流槽所测试得到的导流能力差别较大，因为现有的设备仅能模拟裂缝线性流，不能模拟裂缝网络。新研发的设备能够充分模拟裂缝网络，更能真实反映实际流动状态。

上述检测完毕卸压多功能网络裂缝导流能力测试系统：拆卸清理导流室，查看电脑中自动采集的流量、压差、位移以及温度等数据和裂缝网络导流能力曲线。

利用上述多功能网络裂缝导流能力测试系统还可以用于其他检测：其其它测试功能方法与上述方法基本相同。具体用途如下：

1)径向导流能力测试，按照常规的铺砂方式将支撑剂均匀铺置在导流室底盘上，选择液体或气体作为测试流体进行导流能力测试。所得到的导流能力，更能反映裂缝闭合或者压裂后期阶段的流态，与现有设备测试的线性导流能力形成互补，更为全面。

2)支撑剂破碎能力和强度测试，根据支撑剂评价标准，将一定质量的支撑剂铺置在导流室后，将导流室放置在液压装置上，按照一定的加载速度加压。当加压到标准值后，停止卸压，确定出支撑剂的破碎率和抗压强度。

3)裂缝宽度和支撑剂嵌入深度的测试，按照一定的铺砂浓度将支撑剂铺置在导流室内，逐步加压到一定的闭合压力值，利用位移计量仪测试对应的裂缝宽度；卸压清理导流室，在导流槽中放入相应大小的岩板，然后按照此前的铺砂浓度将支撑剂铺置在岩板上，铺置完毕并平整后，在上面放置另一块岩板。加载到此前的闭合压力值，利用位移计量仪确定对应的裂缝宽度。两种裂缝宽度的差值，就是支撑剂在岩板中的嵌入深度。

4)长期导流能力测试，按照测试时间要求，在液压装置长期稳压的情况下，进行长达一周甚至数月的导流能力测试。可以选择液体或气体、均匀铺置支撑剂或者按网络格式铺置以及是否放置岩板等，因此，实验模拟范围较广，功能强大。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：包括多功能网络裂缝导流仪(1)和数据采集系统(2)，所述数据采集系统(2)分别连接有流量计量仪(3)、第一压差仪(4)、第一位移仪(5)、第二位移仪(6)和第二压差仪(7)；所述多功能网络裂缝导流仪(1)通过流量管线(3.1)、第一位移管线(5.1)、第二位移管线(6.1)和第二压差管线(7.1)分别与流量计量仪(3)、第一位移仪(5)、第二位移仪(6)和第二压差仪(7)连接，所述第一压差仪(4)通过压差管线(4.1)连接有中间容器装置(8)，所述中间容器装置(8)另一端分为连接有压差支管A(4.11)和压差支管B(4.12)，所述压差支管A(4.11)依次连接有平流泵(9)和液罐(10)，所述压差支管B(4.12)连接有高压气瓶(11)；所述多功能网络裂缝导流仪(1)与第二压差仪(7)之间的第二压差管线(7.1)上连接有支管(12)，所述支管(12)分别连接有抽真空系统(13)和回压器(14)，所述回压器(14)连接有天平(15)。

2.根据权利要求1所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述多功能网络裂缝导流仪(1)包括底座(1.1)，所述底座(1.1)上设置有圆盘状的导流室底盘(1.2)，所述导流室底盘(1.2)上表面中央设置有导流室中心入口(1.21)，所述导流室底盘(1.2)周面上套有圆环状滤网(1.3)，所述导流室底盘(1.2)上表面设置有中空的圆柱体状的导流室柱塞(1.4)，且导流室柱塞(1.4)插在导流室中心入口(1.21)上固定，所述导流室柱塞(1.4)外套有导流室外壳(1.5)，所述导流室底盘(1.2)与导流室外壳(1.5)通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述导流室外壳(1.5)由多个直径逐渐减小的圆柱体堆叠而成，所述流量孔(1.51)和压差孔(1.52)开设在导流室外壳(1.5)最底部圆柱体外壁上，所述导流室外壳(1.5)最上部圆柱体外壁上还对称开设有凹槽孔(1.53)，用来转动安装导流室外壳(1.5)。

4.根据权利要求3所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述流量孔(1.51)通过流量管线(3.1)与流量计量仪(3)连接，所述压差孔(1.52)通过第二压差管线(7.1)与第二压差仪(7)连接；所述流量孔(1.51)和压差孔(1.52)之间通过集流管线(21)连接，所述集流管线(21)两端分别与流量管线(3.1)和第二压差管线(7.1)连接；两个对称凹槽孔(1.53)通过第一位移管线(5.1)和第二位移管线(6.1)分别与第一位移仪(5)、第二位移仪(6)连接。

5.根据权利要求2所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述底座(1.1)的侧壁中央设置有气液进口(1.11)，所述气液进口(1.11)与流量计量仪(3)和中间容器装置(8)之间压差管线(4.1)连接，所述气液进口(1.11)两侧的底座(1.1)的侧壁上对称设置有加热孔(1.12)，所述加热孔(1.12)与加热棒(17)连接，所述底座(1.1)下方设置有液压加载装置(16)。

6.根据权利要求1所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述压差管线(4.1)还并联了第二中间容器装置(8.1)，所述中间容器装置(8)和第二中间容器装置(8.1)一侧均连接有阀门(18)。

7.根据权利要求1所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述压差管线(4.1)与平流泵(9)之间的压差支管A(4.11)上设置有进液阀门(19)。

8.根据权利要求1所述多功能网络裂缝导流能力测试系统，其特征在于：所述压差管线(4.1)与高压气瓶(11)之间的压差支管B(4.12)上设置有进气阀门(20)。