CN210087303U

CN210087303U - 一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置

Info

Publication number: CN210087303U
Application number: CN201921078813.7U
Authority: CN
Inventors: 潘新志; 胡云亭; 马立涛; 周龙刚; 葛岩
Original assignee: Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Current assignee: Engineering Technology Branch of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2029-07-11

Abstract

本实用新型公开了一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，包括外壳，所述外壳内腔底面的左端固定安装有收集箱，外壳的内壁固定安装有支撑板；通过加压装置，增加了混合液的压力，混合液能更加快速的流动，进一步增加支撑剂颗粒在输送过程中发生沉降的难度，同时加压装置能够使混合液流动的同时自行转动，从而使混合液进一步混合，进一步提高了混合液的均匀度，再一次增加了支撑剂颗粒在输送过程中发生沉降的难度，支撑剂颗粒不会堵塞输送管道，确保实验进度能够正常进行，增加了实验速度，而且均匀性较好的混合液不会堵塞裂缝网，混合液的流动阻力较小，流动性较好，降低了对实验的结果影响，提高了该缝网压裂携砂物理模拟实验装置的实用性。

Description

一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及缝网压裂携砂物理模拟实验装置领域，更具体地说，涉及一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置。

背景技术

压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂，其能够改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用，在水力压裂施工过程中一方面地层裂缝不断扩展，一方面支撑剂由压裂液携带进入裂缝，支撑剂在裂缝中的分布、扩展、沉降、回流直接影响到裂缝的铺砂浓度和导流能力，从而影响裂缝闭合后有效导流能力和气产量，因此需要使用缝网压裂携砂物理模拟实验装置对支撑剂在裂缝中的分布、扩展、沉降、回流规律进行分析和研究。

现有缝网压裂携砂物理模拟实验装置只能对压裂液和支撑剂颗粒进行简单混合，混合液的均匀度很差，混合液中的支撑剂颗粒容易在输送过程中发生沉降，沉降的支撑剂颗粒在输送管道内积累会堵塞输送管道，影响实验进度，实验速度慢，而且均匀性较差的混合液容易堵塞裂缝网，使混合液的流动阻力较大，流动性较差，对实验结果的影响较大，因此亟需设计一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置。

实用新型内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的现有缝网压裂携砂物理模拟实验装置只能对压裂液和支撑剂颗粒进行简单混合，混合液的均匀度很差，混合液中的支撑剂颗粒容易在输送过程中发生沉降，沉降的支撑剂颗粒在输送管道内积累会堵塞输送管道，影响实验进度，实验速度慢，而且均匀性较差的混合液容易堵塞裂缝网，使混合液的流动阻力较大，流动性较差，对实验结果的影响较大的问题，本实用新型的目的在于提供一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，它可以很好的解决背景技术中提出的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，包括外壳，所述外壳内腔底面的左端固定安装有收集箱，外壳的内壁固定安装有支撑板，支撑板的内部固定穿插有支撑剂颗粒桶和压裂液桶，支撑板底面的中部设有预混合装置，预混合装置的左右两侧均设有放料装置，两个放料装置分别与支撑剂颗粒桶和压裂液桶连通，外壳内腔的底面设有加压装置，加压装置的数量为两个，外壳内腔的底面螺栓安装有驱动电机，驱动电机的输出轴固定套接有飞盘，两个加压装置对称分布在驱动电机的左右两侧，外壳的顶面设有固定装置，外壳的前面设有限位装置。

优选的，所述预混合装置包括固定柱，固定柱的顶端与支撑板的底面连接，预混合装置的底端连接有预混桶，预混桶内腔的顶面活动套接有旋转杆，旋转杆的外部固定套接有搅拌杆，旋转杆的外部固定套接有位于搅拌杆下方的涡齿，旋转杆的底端延伸至预混桶的外部并固定套接有传动轮，传动轮的外部固定缠绕有第一牵引线和第二牵引线，第一牵引线和第二牵引线在传动轮上的缠绕方向相反，预混桶的侧面连通有放料管。

优选的，所述放料装置包括加料管和旋转轴，加料管的一端与预混桶连通，加料管的管线上连通有比例控制箱，比例控制箱内腔的左侧面通过复位弹簧传动连接有密封块，密封块与比例控制箱的内壁滑动连接；旋转轴的两端均与外壳的内壁活动套接，旋转轴的外部固定套接有收线轮，收线轮的外部缠绕有牵拉线，牵拉线的一端延伸至比例控制箱的内部并与密封块的左端连接。

优选的，所述加压装置包括缸筒，缸筒的底面与外壳内腔的底面连接，缸筒内腔的左侧面通过复位弹簧传动连接有活塞，活塞与缸筒的内壁滑动连接，活塞的右侧面连接有L型杆，L型杆的右侧面连接有传动块，传动块的右侧面开设有卡槽，卡槽滑动卡接在飞盘的边沿处，卡槽的内壁开设有安装槽，安装槽的内部嵌装有滚珠，传动块的顶面连接有三角板，缸筒内腔顶面的左端连接有出液单向阀，出液单向阀的顶端延伸至缸筒的外部，进液单向阀的前面连通有进液单向阀，进液单向阀的前端与放料管的一端连通，缸筒的顶面连接有固定筒，固定筒的内壁设有螺旋板，固定筒通过传输管与出液单向阀的顶端连通。

优选的，所述固定装置包括支撑柱，支撑柱的数量为两个，支撑柱的底端与外壳的顶面连接，两个支撑柱接近的两个侧面均开设有固定槽，两个支撑柱远离的两个侧面开均设有穿插槽，固定槽与穿插槽连通，一个固定槽的内部活动插接有插接块，插接块的内部固定插接有裂缝板，裂缝板的右端穿过穿插槽并连通有注入管，注入管的另一端延伸至外壳的内部并与固定筒的顶端连通，裂缝板的外部活动套接有插接箱，插接箱活动插接在另一个固定槽的内部，裂缝板的外部固定套接有位于插接箱内部的限位板，限位板与插接箱的内壁滑动连接，插接箱内腔的左侧面连接有滑杆，滑杆的右端贯穿限位板并延伸至插接箱的外部，滑杆的外部活动套接有卡接弹簧，卡接弹簧的一端与插接箱内腔的左侧面连接，卡接弹簧的另一端与限位板的左侧面连接，裂缝板的左端连通有收集管，收集管的另一端延伸至外壳的内部并与收集箱连通。

优选的，所述限位装置包括限位箱、棘齿轮和操作盘，限位箱与外壳的外表面连接，限位箱与旋转轴活动套接，棘齿轮设在限位箱的内部且与旋转轴固定套接，操作盘固定套接在旋转轴的端部，限位箱内腔的底面连接有弹片，弹片的另一端与棘齿轮啮合，棘齿轮的端部连接有拉绳，拉绳的另一端延伸至限位箱的外部并连接有拉环。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

通过放料装置，使压裂液和支撑剂颗粒能够按照预设的比例进入预混合装置，通过加压装置、驱动电机、飞盘的配合为预混合装置提供动力，使预混合装置能够反复对其内部的压裂液和支撑剂颗粒进行搅拌，确保其内部的压裂液和支撑剂颗粒混合均匀，增加了混合液的均匀度，提高了混合液中的支撑剂颗粒在输送过程中发生沉降的难度，通过加压装置，增加了混合液的压力，混合液能更加快速的流动，进一步增加支撑剂颗粒在输送过程中发生沉降的难度，同时加压装置能够使混合液流动的同时自行转动，从而使混合液进一步混合，进一步提高了混合液的均匀度，再一次增加了支撑剂颗粒在输送过程中发生沉降的难度，支撑剂颗粒不会堵塞输送管道，确保实验进度能够正常进行，增加了实验速度，而且均匀性较好的混合液不会堵塞裂缝网，混合液的流动阻力较小，流动性较好，降低了对实验的结果影响，提高了该缝网压裂携砂物理模拟实验装置的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型图1的内部结构示意图；

图3为本实用新型图2中预混合装置的内部结构示意图；

图4为本实用新型图2中放料装置的内部结构示意图；

图5为本实用新型图2中加压装置的内部结构示意图；

图6为本实用新型图5中A-A处的剖面图；

图7为本实用新型图1中固定装置的内部结构示意图；

图8为本实用新型图1中限位装置的内部结构示意图；

图9为本实用新型图8中B-B处的剖面图；

图10为本实用新型图7中C处结构的放大示意图。

图中标号说明：

1、外壳；2、收集箱；3、支撑板；4、支撑剂颗粒桶；5、压裂液桶；6、预混合装置；61、固定柱；62、预混桶；63、旋转杆；64、搅拌杆；65、涡齿；66、放料管；67、传动轮；68、第一牵引线；69、第二牵引线；7、放料装置；71、加料管；72、比例控制箱；73、复位弹簧；74、密封块；75、旋转轴；76、收线轮；77、牵拉线；8、加压装置；800、复位弹簧；801、缸筒；802、活塞；803、L型杆；804、传动块；805、卡槽；806、安装槽；807、滚珠；808、三角板；809、出液单向阀；810、进液单向阀；811、固定筒；812、螺旋板；813、传输管；9、驱动电机；10、飞盘；11、固定装置；1101、支撑柱；1102、固定槽；1103、穿插槽；1104、插接块；1105、裂缝板；1106、注入管；1107、插接箱；1108、限位板；1109、滑杆；1110、卡接弹簧；1111、收集管；12、限位装置；121、限位箱；122、棘齿轮；123、弹片；124、拉绳；125、拉环；126、操作盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例；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；都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-10，一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，包括外壳1，外壳1的背面设有与收集箱2连通的放水管，外壳1内腔底面的左端固定安装有收集箱2，外壳1的内壁固定安装有支撑板3，支撑板3的内部固定穿插有支撑剂颗粒桶4和压裂液桶5，支撑板3底面的中部设有预混合装置6，预混合装置6的左右两侧均设有放料装置7，两个放料装置7分别与支撑剂颗粒桶4和压裂液桶5连通，外壳1内腔的底面设有加压装置8，加压装置8的数量为两个，外壳1内腔的底面螺栓安装有驱动电机9，驱动电机9的型号为Y80M2-2，驱动电机9的输出轴固定套接有飞盘10，两个加压装置8对称分布在驱动电机9的左右两侧，驱动电机9左侧的加压装置8为第一个加压装置8，驱动电机9右侧的加压装置8为第二个加压装置8，外壳1的顶面设有固定装置11，外壳1的前面设有限位装置12。

预混合装置6包括固定柱61，固定柱61的顶端与支撑板3的底面连接，预混合装置6的底端连接有预混桶62，预混桶62内腔的顶面活动套接有旋转杆63，旋转杆63的外部固定套接有搅拌杆64，旋转杆63的外部固定套接有位于搅拌杆64下方的涡齿65，旋转杆63的底端延伸至预混桶62的外部并固定套接有传动轮67，传动轮67的外部固定缠绕有第一牵引线68和第二牵引线69，第一牵引线68和第二牵引线69在传动轮67上的缠绕方向相反，预混桶62的侧面连通有放料管66。

放料装置7包括加料管71和旋转轴75，加料管71的一端与预混桶62连通，一个加料管71的另一端与支撑剂颗粒桶4连通，另一个加料管71的另一端与压裂液桶5连通，加料管71的管线上连通有比例控制箱72，比例控制箱72内腔的左侧面通过复位弹簧73传动连接有密封块74，密封块74与比例控制箱72的内壁滑动连接；旋转轴75的两端均与外壳1的内壁活动套接，旋转轴75的外部固定套接有收线轮76，收线轮76的外部缠绕有牵拉线77，牵拉线77的一端延伸至比例控制箱72的内部并与密封块74的左端连接。

加压装置8包括缸筒801，缸筒801的底面与外壳1内腔的底面连接，缸筒801内腔的左侧面通过复位弹簧800传动连接有活塞802，活塞802与缸筒801的内壁滑动连接，活塞802的右侧面连接有L型杆803，L型杆803的右侧面连接有传动块804，传动块804的右侧面开设有卡槽805，卡槽805滑动卡接在飞盘10的边沿处，卡槽805的内壁开设有安装槽806，安装槽806的内部嵌装有滚珠807，传动块804的顶面连接有三角板808，一个三角板808与第一牵引线68连接，一个三角板808与第二牵引线69连接，缸筒801内腔顶面的左端连接有出液单向阀809，出液单向阀809的顶端延伸至缸筒801的外部，进液单向阀810的前面连通有进液单向阀810，进液单向阀810的前端与放料管66的一端连通，缸筒801的顶面连接有固定筒811，固定筒811的内壁设有螺旋板812，固定筒811通过传输管813与出液单向阀809的顶端连通。

固定装置11包括支撑柱1101，支撑柱1101的数量为两个，支撑柱1101的底端与外壳1的顶面连接，两个支撑柱1101接近的两个侧面均开设有固定槽1102，两个支撑柱1101远离的两个侧面开均设有穿插槽1103，固定槽1102与穿插槽1103连通，一个固定槽1102的内部活动插接有插接块1104，插接块1104的内部固定插接有裂缝板1105，裂缝板1105的右端穿过穿插槽1103并连通有注入管1106，注入管1106的另一端延伸至外壳1的内部并与固定筒811的顶端连通，裂缝板1105的外部活动套接有插接箱1107，插接箱1107活动插接在另一个固定槽1102的内部，裂缝板1105的外部固定套接有位于插接箱1107内部的限位板1108，限位板1108与插接箱1107的内壁滑动连接，插接箱1107内腔的左侧面连接有滑杆1109，滑杆1109的右端贯穿限位板1108并延伸至插接箱1107的外部，滑杆1109的外部活动套接有卡接弹簧1110，卡接弹簧1110的一端与插接箱1107内腔的左侧面连接，卡接弹簧1110的另一端与限位板1108的左侧面连接，裂缝板1105的左端连通有收集管1111，收集管1111的另一端延伸至外壳1的内部并与收集箱2连通，方便安装和拆卸裂缝板1105，拆卸方式为向左推裂缝板1105，使插接块1104和裂缝板1105的右端从相应的固定槽1102和穿插槽1103中移动出来并向上抬裂缝板1105的右端，将裂缝板1105的右端拆卸下来，然后向右拉裂缝板1105即可将整个裂缝板1105拆卸下来。

限位装置12包括限位箱121、棘齿轮122和操作盘126，限位箱121的表面设有刻度线，操作盘126的表面设有三角指针，限位箱121与外壳1的外表面连接，限位箱121与旋转轴75活动套接，棘齿轮122设在限位箱121的内部且与旋转轴75固定套接，操作盘126固定套接在旋转轴75的端部，限位箱121内腔的底面连接有弹片123，弹片123的另一端与棘齿轮122啮合，棘齿轮122的端部连接有拉绳124，拉绳124的另一端延伸至限位箱121的外部并连接有拉环125。

工作原理：

首先通过操作盘126转动旋转轴75，旋转轴75带着收线轮76转动，使牵拉线77向收线轮76的外部缠绕，然后牵拉线77牵拉密封块74向左移动，使加料管71的开合度逐渐增加，接着依据限位箱121上的刻度线和操作盘126上的三角指针确定加料管71的开合度，直至加料管71的开合度达到指定要求，之后松开操作盘126，弹片123在自身弹力的作用下与棘齿轮122啮合，对旋转轴75进行限位，确保加料管71的开合度固定不变，然后支撑剂颗粒桶4通过加料管71与预混桶62连通，接着以同样的方式控制另一个加料管71的开合度，使两个加料管71开合度的比例与混合液中压裂液和支撑剂颗粒的比例相等，之后接通驱动电机9的电源，驱动电机9带着飞盘10转动，飞盘10驱动两个加压装置8运行，在飞盘10推动第一个加压装置8上的传动块804向左移动时，这个传动块804上的三角板808牵引第一牵引线68从传动轮67的外部释放，使传动轮67正向转动，传动轮67通过旋转杆63带着涡齿65、搅拌杆64转动，用于对预混桶62内部的混合液进行正向搅拌，同时这个传动块804通过L型杆803推动活塞802向左移动，对第一个加压装置8内部的混合液施压，然后混合液通过出液单向阀809、传输管813进入固定筒811并在螺旋板812导向的作用下自行转动，接着混合液以自行转动的方式通过注入管1106进入裂缝板1105，此过程中，第二个加压装置8内部的活塞802在复位弹簧800的弹力作用下带着相应的L型杆803、传动块804向驱动电机9靠近，使第二个加压装置8的内部形成空气负压，在负压的作用下将预混桶62内部的混合液通过相应的放料管66吸入第二个加压装置8的内部，同时第二牵引线69会向传动轮67的外部缠绕，在飞盘10推动第二个加压装置8上的传动块804向右移动时，第二牵引线69从传动轮67的外部释放，使传动轮67反向转动，进而对预混桶62内部的混合液进行反向搅拌，如此往复，对预混桶62内部的混合液进行反复搅拌，增加了混合液的均匀度，然后向支撑剂颗粒桶4和压裂液桶5的内部分别注入支撑剂颗粒和压裂液，开始进行实验，即可。

以上所述；仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内；根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）内腔底面的左端固定安装有收集箱（2），外壳（1）的内壁固定安装有支撑板（3），支撑板（3）的内部固定穿插有支撑剂颗粒桶（4）和压裂液桶（5），支撑板（3）底面的中部设有预混合装置（6），预混合装置（6）的左右两侧均设有放料装置（7），两个放料装置（7）分别与支撑剂颗粒桶（4）和压裂液桶（5）连通，外壳（1）内腔的底面设有加压装置（8），加压装置（8）的数量为两个，外壳（1）内腔的底面螺栓安装有驱动电机（9），驱动电机（9）的输出轴固定套接有飞盘（10），两个加压装置（8）对称分布在驱动电机（9）的左右两侧，外壳（1）的顶面设有固定装置（11），外壳（1）的前面设有限位装置（12）。

2.根据权利要求1所述的一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，其特征在于：所述预混合装置（6）包括固定柱（61），固定柱（61）的顶端与支撑板（3）的底面连接，预混合装置（6）的底端连接有预混桶（62），预混桶（62）内腔的顶面活动套接有旋转杆（63），旋转杆（63）的外部固定套接有搅拌杆（64），旋转杆（63）的外部固定套接有位于搅拌杆（64）下方的涡齿（65），旋转杆（63）的底端延伸至预混桶（62）的外部并固定套接有传动轮（67），传动轮（67）的外部固定缠绕有第一牵引线（68）和第二牵引线（69），第一牵引线（68）和第二牵引线（69）在传动轮（67）上的缠绕方向相反，预混桶（62）的侧面连通有放料管（66）。

3.根据权利要求1所述的一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，其特征在于：所述放料装置（7）包括加料管（71）和旋转轴（75），加料管（71）的一端与预混桶（62）连通，加料管（71）的管线上连通有比例控制箱（72），比例控制箱（72）内腔的左侧面通过复位弹簧（73）传动连接有密封块（74），密封块（74）与比例控制箱（72）的内壁滑动连接；旋转轴（75）的两端均与外壳（1）的内壁活动套接，旋转轴（75）的外部固定套接有收线轮（76），收线轮（76）的外部缠绕有牵拉线（77），牵拉线（77）的一端延伸至比例控制箱（72）的内部并与密封块（74）的左端连接。

4.根据权利要求1所述的一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，其特征在于：所述加压装置（8）包括缸筒（801），缸筒（801）的底面与外壳（1）内腔的底面连接，缸筒（801）内腔的左侧面通过复位弹簧（800）传动连接有活塞（802），活塞（802）与缸筒（801）的内壁滑动连接，活塞（802）的右侧面连接有L型杆（803），L型杆（803）的右侧面连接有传动块（804），传动块（804）的右侧面开设有卡槽（805），卡槽（805）滑动卡接在飞盘（10）的边沿处，卡槽（805）的内壁开设有安装槽（806），安装槽（806）的内部嵌装有滚珠（807），传动块（804）的顶面连接有三角板（808），缸筒（801）内腔顶面的左端连接有出液单向阀（809），出液单向阀（809）的顶端延伸至缸筒（801）的外部，进液单向阀（810）的前面连通有进液单向阀（810），进液单向阀（810）的前端与放料管（66）的一端连通，缸筒（801）的顶面连接有固定筒（811），固定筒（811）的内壁设有螺旋板（812），固定筒（811）通过传输管（813）与出液单向阀（809）的顶端连通。

5.根据权利要求1所述的一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，其特征在于：所述固定装置（11）包括支撑柱（1101），支撑柱（1101）的数量为两个，支撑柱（1101）的底端与外壳（1）的顶面连接，两个支撑柱（1101）接近的两个侧面均开设有固定槽（1102），两个支撑柱（1101）远离的两个侧面开均设有穿插槽（1103），固定槽（1102）与穿插槽（1103）连通，一个固定槽（1102）的内部活动插接有插接块（1104），插接块（1104）的内部固定插接有裂缝板（1105），裂缝板（1105）的右端穿过穿插槽（1103）并连通有注入管（1106），注入管（1106）的另一端延伸至外壳（1）的内部并与固定筒（811）的顶端连通，裂缝板（1105）的外部活动套接有插接箱（1107），插接箱（1107）活动插接在另一个固定槽（1102）的内部，裂缝板（1105）的外部固定套接有位于插接箱（1107）内部的限位板（1108），限位板（1108）与插接箱（1107）的内壁滑动连接，插接箱（1107）内腔的左侧面连接有滑杆（1109），滑杆（1109）的右端贯穿限位板（1108）并延伸至插接箱（1107）的外部，滑杆（1109）的外部活动套接有卡接弹簧（1110），卡接弹簧（1110）的一端与插接箱（1107）内腔的左侧面连接，卡接弹簧（1110）的另一端与限位板（1108）的左侧面连接，裂缝板（1105）的左端连通有收集管（1111），收集管（1111）的另一端延伸至外壳（1）的内部并与收集箱（2）连通。

6.根据权利要求1所述的一种缝网压裂携砂物理模拟实验装置，其特征在于：所述限位装置（12）包括限位箱（121）、棘齿轮（122）和操作盘（126），限位箱（121）与外壳（1）的外表面连接，限位箱（121）与旋转轴（75）活动套接，棘齿轮（122）设在限位箱（121）的内部且与旋转轴（75）固定套接，操作盘（126）固定套接在旋转轴（75）的端部，限位箱（121）内腔的底面连接有弹片（123），弹片（123）的另一端与棘齿轮（122）啮合，棘齿轮（122）的端部连接有拉绳（124），拉绳（124）的另一端延伸至限位箱（121）的外部并连接有拉环（125）。