CN213600665U - 一种裂缝暂堵测试系统及其测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种裂缝暂堵测试系统及其测试装置。所述测试装置包括第一封堵单元、可视化测试单元和第二封堵单元，所述可视化测试单元包括壳体，所述壳体具有位于上下两端的第一开口和第二开口，所述第一封堵单元和所述第二封堵单元分别能够封堵第一开口和第二开口；所述测试系统包括根据暂堵剂流动方向通过管线依次连接的加载装置、测试装置和计量装置，所述测试装置可以包括上述测试装置，所述加载装置包括助推单元和注入单元，所述助推单元包括内置有助推液的助推液容器和恒流泵，所述计量单元被配置为能够对所述测试装置排出的暂堵剂进行计量。本实用新型的有益效果可包括：能够实现大尺寸真实岩板裂缝暂堵的可视化过程。

Description

一种裂缝暂堵测试系统及其测试装置

技术领域

本实用新型涉及油气田增产改造技术领域，具体地，涉及一种裂缝暂堵测试系统及其测试装置。

背景技术

水力压裂是目前非常规油气资源高效开发的主要增产改造手段之一，在目标储层形成具有高导流能力和改造体积的裂缝则是有效提高单井产能的必要前提，而简单的双翼缝不能满足这一要求，就需要复杂程度更高的裂缝网络。

使用暂堵材料实现裂缝转向是目前提高水力裂缝形态复杂性的热门技术，一般在压裂液中加入可降解的纤维和颗粒，将其注入已经压开的裂缝中，通过纤维和颗粒的封堵作用，提高裂缝内的净压力，从而在其他方向憋开新的水力裂缝，从而实现裂缝的转向，从而有效沟通储层中的未波及区域和天然裂缝并提高裂缝形态的复杂程度。

目前针对裂缝暂堵的实验研究主要集中在如何提高裂缝内净压力、实现更高的憋压上，对于纤维、颗粒等暂堵材料在缝内的运移、铺置和桥堵过程关注较少，对于封堵层形成和破坏的原理和过程认识还十分有限。

目前关于裂缝暂堵的可视化实验装置较少，现有的装置的裂缝板采用的有机玻璃等材质，与真实岩石裂缝相差甚远，暂堵材料在缝内的封堵不能很好地模拟出在岩石裂缝中的封堵。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种裂缝暂堵测试系统及其测试装置，实现大尺度真实岩板(岩板长度也可以说是岩板在暂堵剂流动方向的尺寸大于20cm)裂缝暂堵测试的可视化。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种裂缝暂堵测试装置。所述测试装置可以包括第一封堵单元、可视化测试单元和第二封堵单元，其中，可视化测试单元包括壳体，壳体具有贯通的腔体，该腔体在壳体上下表面上分别形成了相互面对的第一开口和第二开口，壳体上还设置有将外界和腔体连通且相互面对的入口通道和出口通道，入口通道和出口通道的轴线都垂直于所述腔体的轴线；第一封堵单元被设置为能够封堵第一开口，第一封堵单元包括沿第一开口至所述第二开口方向依次连接的第一夹板、第一隔板和第一岩板，第一夹板与壳体固定连接，第一岩板位于腔体中；第二封堵单元被设置为能够封堵第二开口，第二封堵单元包括沿第二开口至第一开口方向依次连接的第二夹板、第二隔板和第二岩板，第二夹板与壳体固定连接，第二岩板位于腔体中；第二岩板与第一岩板的板面相互面对，且两者之间形成缝隙以模拟裂缝。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述第一岩板或/和所述第二岩板被设置为能够在所述腔体内沿开口方向移动以调整裂缝尺寸。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述一个隔板与所述第一岩板连接的一侧具有第一隔板平键，所述第一岩板与所述第一隔板固定连接，所述第一岩板开设有贯穿板面的第一岩板键槽，所述第一岩板键槽被设置为能够与所述第一隔板平键相适配。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述第二隔板与所述第二岩板连接的一侧具有第二隔板平键，所述第二岩板与所述第二隔板固定连接，所述第二岩板开设有贯穿板面的第二岩板键槽，所述第二岩板键槽被设置为能够与所述第二隔板平键相适配。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述第一隔板位于所述腔体内，所述第一隔板与所述腔体内壁之间设置有第一密封件，所述第二隔板位于所述腔体内，所述第二隔板与所述腔体内壁之间设置有第二密封件。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述测试装置外部还套设有的加热套，所述加热套被配置为能够对所述测试装置进行加热。

在本实用新型的裂缝暂堵测试装置的一个示例性实施例中，所述测试装置还包括水平调整单元，所述水平调整单元被设置为能够调整所述可视化测试单元的水平夹角。

本实用新型另一方面提供了一种裂缝暂堵测试系统。所述测试系统可以包括根据暂堵剂流动方向通过管线依次连接的加载装置、测试装置和计量装置，所述测试装置可以包括上述测试装置，其中，所述加载装置包括助推单元和注入单元，其中，所述注入单元包括中间容器，所述中间容器包括柱塞以及由柱塞隔离的助推液容腔和内置有暂堵剂的暂堵剂容腔，所述中间容器被设置为当助推液容腔压力增大时能够推动柱塞将所述暂堵剂输出至所述测试装置；所述助推单元包括内置有助推液的助推液容器和恒流泵，所述恒流泵被配置为能够将所述助推液容器内的助推液通过管线泵入所述助推液容腔，以增大所述助推液容腔的压力；所述计量单元被配置为能够对所述测试装置排出的暂堵剂进行计量。

在本实用新型的测试系统的一个示例性实施例中，所述加载单元还可以包括设置有泄压阀的泄压管线，所述泄压管线一端与所述助推液容腔连通，另一端与所述助推液容器连通，所述泄压阀被配置为当所述助推液容腔内压过大时开启。

在本实用新型的测试系统的一个示例性实施例中，所述中间容器还可以包括搅拌器，所述搅拌器被设置为能够搅拌所述暂堵剂容腔内的暂堵剂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果可包括：能够实现大尺寸真实岩板裂缝暂堵的可视化过程，可以通过直接观察或拍摄暂堵材料在岩板裂缝内的运移堵塞情况来分析裂缝暂堵的细观现象和机理，从而提高对裂缝暂堵的认识和暂堵的成功率。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本实用新型一个示例性实施例中的测试装置的一个结构分解示意图；

图2示出了本实用新型另一个示例性实施例中的测试装置的一个结构分解示意图；

图3示出了本实用新型一个示例性实施例中的测试系统的一个结构示意图。

主要附图标记说明：

1、加载装置，11、助推单元，111、助推液容器，112、恒流泵，12、注入单元，121、中间容器，1211、柱塞，1212、搅拌器，122、快拆接头，123、泄压阀，2、测试装置，21、第一封堵单元，211、第一夹板，212、第一隔板，2121、第一密封件，213、第一岩板，2131、第一岩板键槽，22、可视化测试单元，221、壳体，222、通入构件，223、排出构件，2211、第一开口，23、第二封堵单元，231、第二夹板，232、第二隔板，2321、第二密封件，2322、第二隔板平键，233、第二岩板，2331、第二岩板键槽，3、计量装置，31、计量容器，32、电子天平，4、圆槽卡环，5、托架，6、螺帽，7、底座。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本实用新型的裂缝暂堵测试系统及其测试装置。

本实用新型一方面提供了一种裂缝暂堵测试装置。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述测试装置可以包括可视化测试单元，以及分别设置于所述可视化测试单元两侧的第一封堵单元和第二封堵单元。如图1所示，所述测试装置可以包括自上而下依次设置的第一封堵单元21、可视化测试单元22和第二封堵单元23。

在本实施例中，所述第一封堵单元和所述第二封堵单元可以相同但相对设置且两者之间可以在可视化检测单元内形成缝隙以模拟裂缝。

具体地，所述可视化单元可以包括围成有腔体的壳体，同时所述壳体可以具有位于两端(这个两端即为分别设置有第一封堵单元和第二封堵单元的两侧)的第一开口和第二开口。如图1所示，所述可视化测试单元22可以包括贯穿上下表面的腔体，并且分别在上表面留下第一开口2211、在下表面留下第二开口(图中未示出)。

在本实施例中，所述可视化单元可以被配置为能够从外部观测到腔体内，所述壳体的材质可以为透明的有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)。

在本实施例中，所述可视化单元还可以包括通入构件和排出构件，所述通入构件可以被设置为贯穿壳体且能够连通腔体与外部，所述排出构件可以被设置为贯穿壳体且能够连通腔体与外部，所述通入构件和所述排出构件可以位于所述壳体的侧面处于相背离的状态。如图1所示，所述通入构件222位于所述壳体221的左端端面上，所述排出构件223位于所述壳体221的右端端面上。

在本实施例中，所述通入构件和所述排出构件都可以为厚壁圆管，在所述通入构件和所述排出构件可以位于所述壳体的侧面处于相背离的状态的情况下，厚壁圆管可在带有圆形凹槽的托架上转动，从而调整裂缝角度(沿厚壁圆管周向的角度)。如图2所示，所述测试装置2的两个厚壁圆管(即通入构件222和排出构件223)分别可以通过两个圆槽卡环4固定，同时，可以通过托架5上的凹槽转动，从而调整裂缝角度(沿厚壁圆管周向的角度)。

具体地，所述第一封堵单元可以被设置为能够封堵所述第一开口，所述第一封堵单元可以包括依次连接(可以说是沿着第一开口到第二开口方向上依次连接)的第一夹板、第一隔板和第一岩板。其中，所述第一夹板还可以被设置为能够与所述壳体固定连接；所述第一隔板与所述第一岩板连接的一侧可以具有一个第一隔板平键；所述第一岩板可以与所述第一隔板固定连接，所述第一岩板可以开设有贯穿板面的第一岩板键槽，所述第一岩板键槽可以被设置为能够与所述第一隔板平键相适配(可以说是第一隔板平键能够刚好放入所述第一岩板键槽)。

在本实施例中，所述第一隔板可以是位于所述腔体内了，进一步地，所述第一隔板可以与所述腔体相适配(可以说是所述第一隔板可以是刚好放好放入所述腔体或是留有缝隙)，同时，所述第一隔板与所述壳体之间可以设置有第一密封件，从而提高密封性，例如，可以设置密封条；所述第一隔板与所述第一岩板可以不仅仅通过所述第一岩板键槽和所述第一隔板平键适配连接，还可以通过加环氧树脂双组分胶水增加连接的稳定性。

在本实施例中，所述第一岩板也可以与所述腔体相适配(可以说是所述第一岩板可以是刚好放入所述腔体或是留有缝隙)。

如图1所示，所述第一封堵单元21可以包括自上而下依次连接的第一夹板211、第一隔板212和第一岩板213，其中，所述第一夹板211可以具有一个与壳体上表面尺寸相当的上板面、还具有一个能够与腔体相适配(可以说是刚好放入所述腔体或是留有缝隙)的下半部，所述第一夹板211既能够与所述壳体221通过螺栓连接、又能够与所述第一隔板212螺栓连接；所述第一隔板212以及所述第一岩板213都应当是放入所述腔体内的(由于图1是一个分解图)，并且，所述第一隔板212与所述壳体221之间还可以设置有第一密封件2121，所述第一岩板213可以为具有一个贯穿了板面方形孔(即第一岩板键槽2131)的楔形结构，相对应的所述第一隔板212的上板面开设有一个与第一岩板213的方形孔能够相配合(可刚好放入孔内)的第一岩板平键(图中未示出)。

具体地，所述第二封堵单元可以被设置为能够封堵所述第二开口，所述第二封堵单元可以包括依次连接(可以说是沿着第二开口到第一开口的方向上依次连接)的第二夹板、第二隔板和第二岩板。其中，所述第二夹板还可以被设置为能够与所述壳体固定连接；所述第二隔板与所述第二岩板连接的一侧可以具有一个第二隔板平键；所述第二岩板可以与所述第二隔板固定连接，所述第二岩板可以开设有贯穿板面的第二岩板键槽，所述第二岩板键槽可以被设置为能够与所述第二隔板平键相适配(可以说是第二隔板平键能够刚好放入所述第二岩板键槽)。

在本实施例中，所述第二隔板可以是位于所述腔体内了，进一步地，所述第二隔板可以与所述腔体相适配(可以说是所述第二隔板可以是刚好放入所述腔体内或是留有缝隙)，同时，所述第二隔板与所述壳体之间可以设置有第二密封件，从而提高密封性，例如，可以设置密封条；所述第二隔板与所述第二岩板可以不仅仅通过所述第二岩板键槽和所述第二隔板平键适配连接，还可以通过加环氧树脂双组分胶水增加连接的稳定性。

在本实施例中，所述第二岩板也可以与所述腔体相适配(可以说是所述第二岩板可以是刚好放入所述腔体或是留有缝隙)。

如图1所示，所述第二封堵单元23可以包括自上而下依次连接的第二夹板231、第二隔板232和第二岩板233，其中，所述第二夹板231可以具有一个与壳体上表面尺寸相当的下板面、还具有一个能够与腔体相适配(可以说是刚好放入所述腔体或是留有缝隙)的上半部，所述第二夹板231既能够与所述壳体221通过螺栓连接、又能够与所述第二隔板232螺栓连接；所述第二隔板232以及所述第二岩板233都应当是放入所述腔体内的(由于图1是一个分解图)，并且，所述第二隔板232与所述壳体221之间还可以设置有第二密封件2321，所述第二岩板233可以为具有一个贯穿了板面方形孔(即第二岩板键槽2331)的楔形结构，相对应的所述第二隔板232的上板面开设有一个与第二岩板233的方形孔能够相配合(可刚好放入孔内)的第二岩板平键2322。

如图1所示，第一岩板213和第二岩板233可以相对设置并且与壳体221围成一个具有楔形结构的裂缝，从而模拟楔形裂缝，第一岩板213和第二岩板233在腔体内上下移动改变中间距离时，能够改变裂缝的尺寸，如图1中所示的第一夹板211与所述第一隔板212通过螺栓螺纹配合连接，而第一隔板212又与第一岩板213固定连接，那么，当我们从第一夹板211上部对螺栓进行调节可以进一步的改变第一岩板213的内部位置，第二岩板233同上述第一岩板213内部位置改变的机理。

在本实施例中，所述测试装置还可以包括加热单元，所述加热单元可以包括套设在所述测试装置外部的加热套，所述加热套被配置为能够对所述测试装置进行加热，用以模拟储层温度。

在本实施例中，所述测试装置还可以包括水平调整单元，所述水平调整单元被设置为能够调整所述可视化测试单元的水平夹角。如图2所示，所述水平调整单元设置在所述测试装置2的下部并可以包括圆槽卡环4、托架5和底座7，托架5与底座通过螺栓(图中未示出)螺帽6配合安装，且托架5可在底座7上转动，从而调整裂缝角度(水平角度)。

在本实施例中，本测试装置的工作过程可以为：选好两块岩板的尺寸后，将其进行固定，然后通过通入构件向测试装置内通入测试所需的暂堵液，可以通过压力计、温度计、测重仪器，对测试装置内的温度、压力、质量进行记录，同时，由于可视化检测单元的内部可视化，可以直观的观测暂堵液中的暂堵纤维与颗粒的运移堵塞情况。

本实用新型另一方面提供了一种裂缝暂堵测试系统。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图3所示，所述测试系统可以包括根据暂堵剂流动方向通过管线依次连接的加载装置1、测试装置2和计量装置3。

具体地，所述测试装置可以包括上一个示例性实施例中所述的测试装置。

具体地，所述加载装置可以包括助推单元和注入单元。如图3所示，所述加载装置1可以包括助推单元11和注入单元12。

其中，所述注入单元可以包括中间容器，所述中间容器可以包括柱塞以及由柱塞隔离的助推液容腔和内置有暂堵剂的暂堵剂容腔，所述中间容器被设置为当助推液容腔压力增大时能够推动柱塞将所述暂堵剂输出至所述测试装置(可以说是通过管线从所述通入构件输出到所述测试装置)。如图3所示，所述中间容器121包括柱塞1211以及由柱塞分隔的上部助推液容腔和下部暂堵剂容腔(内置有暂堵剂)，同时，通向上部助推液容腔的管线以及下部暂堵剂容腔通向测试装置2的管线都可以设置有快拆接头122。

在本实施例中，所述中间容器还可包括搅拌器，所述搅拌器可以被设置为能够搅拌所述暂堵剂容腔内的暂堵剂。如图3所示，所述搅拌器1212可以设置在所述中间容器121的底部(也可以说是下部暂堵剂容腔的底部)。

其中，所述助推单元可以包括内置有助推液的助推液容器和恒流泵，所述恒流泵被配置为能够将所述助推液容器内的助推液通过管线泵入所述助推液容腔，以增大所述助推液容腔的压力，从而推动柱塞将所述暂堵剂输出至所述测试装置。如图3所示，所述恒流泵112的输入端可以与所述助推液容器111通过管线连接，以便于将所述助推液容器111内的助推液通过管线泵入所述助推液容腔。

在本实施例中，所述加载单元还包括设置有泄压阀的泄压管线，所述泄压管线一端与所述助推液容腔连通，另一端与所述助推液容器连通，所述泄压阀被配置为当所述助推液容腔内压过大时开启。如图3所示，所述泄压阀123位于所述助推液容腔与所述助推液容器连接的管线上，所述泄压阀123受压开启的一端与所述助推液容腔连接。

具体地，所述计量单元被配置为能够对所述测试装置排出的暂堵剂进行计量。如图3所示，所述计量装置3可以包括计量容器31和电子天平32，所述计量容器31通过管线与所述测试装置2(具体地可以说是排出构件)连接、所述电子天平32能够对计量容器31进行称重。

在本实施例中，如图3所示，所述中间容器121还可以连接有一个能够测量内部温度的温度传感器，通向所述测试装置2的管线还可以设置有一个能够测量压力的压力传感器，所述测试装置2也可以连接有一个能够测量内部温度的温度传感器，所述测试装置2通向计量装置3的管线上也可以连接有一个能够测量压力的压力传感器。

在本实施例中，所述测试系统的工作过程可以为：

步骤1：选一对砂岩岩板，将岩板安装在隔板的平键上，并通过环氧树脂双组分胶水将岩板与隔板固定；将隔板、裂缝密封圈、隔板固定后装入可视化缝板容器，通过螺钉调节裂缝进出口宽度；旋转调整裂缝角度，模拟水平裂缝；连接好液流管线；将加热套安装好。

步骤2：配置暂堵剂并装入对应中间容器内将中间容器和裂缝都加热。

步骤3：在助推容器装满清水，将暂堵液体正向驱替进裂缝；在记录温度、压力、质量数据的同时，观察可视化缝板容器内暂堵纤维与颗粒的运移堵塞情况，直至中间容器内液体排空或达到保护泵压为止。

步骤4：通过调节快拆接口、恒流泵、中间容器的连接关系，将中间容器内柱塞压回原位，打开可视化缝板容器和中间容器，将装置清理干净，导出实验数据，实验结束。

综上所述，本实用新型的裂缝暂堵测试系统及其测试装置的优点可包括：

(1)实现了大尺寸真实岩板裂缝暂堵的可视化过程，可以通过直接观察或拍摄暂堵材料在岩板裂缝内的运移堵塞情况来分析裂缝暂堵的细观现象和机理，从而提高对裂缝暂堵的认识和暂堵的成功率；

(2)使用真实岩板进行裂缝暂堵实验，而不是金属、塑料等材质，提高了模拟裂缝的真实性，更加接近真实裂缝；

(3)通过底座和托架装置使得裂缝可以旋转到任意角度，从而模拟出任意角度裂缝的暂堵过程。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述测试装置包括第一封堵单元、可视化测试单元和第二封堵单元，其中，

可视化测试单元包括壳体，壳体具有贯通的腔体，该腔体在壳体上下表面上分别形成了相互面对的第一开口和第二开口，壳体上还设置有将外界和腔体连通且相互面对的入口通道和出口通道，入口通道和出口通道的轴线都垂直于所述腔体的轴线；

第一封堵单元被设置为能够封堵第一开口，第一封堵单元包括沿第一开口至所述第二开口方向依次连接的第一夹板、第一隔板和第一岩板，第一夹板与壳体固定连接，第一岩板位于腔体中；

第二封堵单元被设置为能够封堵第二开口，第二封堵单元包括沿第二开口至第一开口方向依次连接的第二夹板、第二隔板和第二岩板，第二夹板与壳体固定连接，第二岩板位于腔体中；

第二岩板与第一岩板的板面相互面对，且两者之间形成缝隙以模拟裂缝。

2.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述第一岩板或/和所述第二岩板被设置为能够在所述腔体内沿开口方向移动以调整裂缝尺寸。

3.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述第一隔板与所述第一岩板连接的一侧具有第一隔板平键，所述第一岩板与所述第一隔板固定连接，所述第一岩板开设有贯穿板面的第一岩板键槽，所述第一岩板键槽被设置为能够与所述第一隔板平键相适配。

4.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述第二隔板与所述第二岩板连接的一侧具有第二隔板平键，所述第二岩板与所述第二隔板固定连接，所述第二岩板开设有贯穿板面的第二岩板键槽，所述第二岩板键槽被设置为能够与所述第二隔板平键相适配。

5.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述第一隔板位于所述腔体内，所述第一隔板与所述腔体内壁之间设置有第一密封件，所述第二隔板位于所述腔体内，所述第二隔板与所述腔体内壁之间设置有第二密封件。

6.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述测试装置外部还套设有的加热套，所述加热套被配置为能够对所述测试装置进行加热。

7.根据权利要求1所述的裂缝暂堵测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括水平调整单元，所述水平调整单元被设置为能够调整所述可视化测试单元的水平夹角。

8.一种裂缝暂堵测试系统，其特征在于，所述测试系统包括根据暂堵剂流动方向通过管线依次连接的加载装置、测试装置和计量装置，所述测试装置包括权利要求1-7任意一项所述的裂缝暂堵测试装置，其中，

所述加载装置包括助推单元和注入单元，其中，

所述注入单元包括中间容器，所述中间容器包括柱塞以及由柱塞隔离的助推液容腔和内置有暂堵剂的暂堵剂容腔，所述中间容器被设置为当助推液容腔压力增大时能够推动柱塞将所述暂堵剂输出至所述测试装置；

所述助推单元包括内置有助推液的助推液容器和恒流泵，所述恒流泵被配置为能够将所述助推液容器内的助推液通过管线泵入所述助推液容腔，以增大所述助推液容腔的压力；

所述计量装置被配置为能够对所述测试装置排出的暂堵剂进行计量。

9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述加载装置还包括设置有泄压阀的泄压管线，所述泄压管线一端与所述助推液容腔连通，另一端与所述助推液容器连通，所述泄压阀被配置为当所述助推液容腔内压过大时开启。

10.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述中间容器还包括搅拌器，所述搅拌器被设置为能够搅拌所述暂堵剂容腔内的暂堵剂。

Images