[发明专利]一种冰晶暂堵压裂工艺的滤失封堵测试装置及模拟方法

权利要求书

1.一种冰晶暂堵压裂工艺的滤失封堵测试装置，是由模拟裂缝单元、岩芯冷冻单元、压裂液循环与计量单元、温度压力监测及控制单元构成，其特征在于：模拟裂缝单元（15）为一矩形槽的六面箱体结构，前后设有旋转及紧锁装置（21），安装装置支撑架（16）固定支撑；左侧开有进液孔A（11），上部开有六个螺纹孔（36）用紧固螺栓（20）连接，右侧连接侧盖（24），侧盖（24）中央开有出液孔B（23）；模拟裂缝（38）上方开孔（37）连通岩芯冷冻单元（14）的内腔室（34），安装岩芯冷冻单元后模拟裂缝面与岩芯端面齐平；岩芯冷冻单元（14）由内腔室（34）和外腔室（33）组成；内腔室（34）里层为耐低温岩芯套（35），外壁设置有进出液孔（9）；外腔室（33）开设有进液孔B（22）和出液孔A（10），用保温软管（2）连接到制冷装置（6），组成冷却液循环系统；岩芯仓盖（7）中央开有圆柱形孔供顶杆（17）穿过，顶杆（17）由顶杆固定装置（18）固定在岩芯仓盖（7）上，顶杆（17）内开有小孔；岩芯冷冻单元（14）与模拟裂缝单元（15）用六个紧固螺栓（20）固定连接，岩芯冷冻单元（14）表面覆盖绝热材料（8）；压裂液循环与计量单元中，储液罐（32）用管线与高压恒流泵（5）吸液端连接，高压恒流泵（5）的出液端用耐压管线（4）与模拟裂缝单元（15）的进液孔A（11）连接，模拟裂缝单元（15）的出液孔B（23）与回压阀B（26-1）的进液端连接，回压阀B（26-1）的出液端连接过滤器（31），再与储液罐（32）的进液端连接；顶杆出液孔（12）与回压阀A（26）连接，回压阀A（26）出口管线伸入烧杯（27）中，烧杯（27）置于电子称（28）上，电子称（28）用数据线连接计算机数据采集装置（29）；温度、压力监测及控制单元，岩芯冷冻单元（14）的内腔室（34）安装温度探头A（19）并密封，模拟裂缝（38）中安装温度探头B（19-1），温度探头A（19）与温度探头B（19-1）用数据线连接温度显示器（30）；储液罐（32）置于恒温池（25）中；手摇泵（1）与压力表A（3）连接，再与内腔室（34）的进出液孔（9）连接，高压恒流泵（5）的出液端连接压力表B（3-1），顶杆出液孔（12）连接压力表C（3-2）。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是：岩芯冷冻单元（14）表面覆盖绝热材料（8），内腔室（34）连接手摇泵（1）建立围压，外腔室（33）设置进液孔B（22）和出液孔A（10）连接制冷装置（6）组成冷却液循环通道，模拟裂缝（38）上方开孔（37）连通岩芯冷冻单元（14）的内腔室（34）。

3.如权利要求1所述测试装置的模拟方法，其特征是：将耐低温岩芯套（35）内壁与岩芯（13）的接触处涂抹不溶于水的堵剂，然后将岩芯（13）自下往上插入耐低温岩芯套（35），露出7mm，堵剂成型后再将耐低温岩芯套（35）及岩芯（13）放入模拟裂缝（38）上部孔（37）内；将岩芯冷冻单元（14）自上而下插入模拟裂缝单元（15），使耐低温岩芯套（35）穿过内腔室（34），再依次将四周的六颗紧固螺栓（20）上紧，锁紧岩芯冷冻单元（14）与模拟裂缝单元（15）的接触面并确保其密封；将顶杆（17）穿过岩芯仓盖（7）中的孔，岩芯仓盖（7）装入岩芯冷冻单元（14），检查顶杆（17）一端与岩芯（13）的端面接触后拧紧岩芯仓盖（7）密封，安装顶杆固定装置（18）；用手摇泵（1）对岩芯（13）加围压到预设压力；打开回压阀A（26）与回压阀B（26-1），调节恒温池（25）到预设温度，储液罐（32）中压裂液温度稳定后，用高压恒流泵（5）将压裂液泵入模拟裂缝单元（15）中，待压裂液充满模拟裂缝（38）且气体排净后，调节回压阀B（26-1）憋压，压裂液饱和岩芯（13）并滤出后开始循环冷冻液；通过温度显示器（30）监测内腔室（34）及模拟裂缝（38）的温度，调节冷冻液及压裂液流量以保持模拟裂缝（38）内的温度在冰点以上，内腔室（34）内的温度在冰点以下，模拟动态冻结过程，流出模拟裂缝（38）的压裂液经过滤器（31）过滤后排入储液罐（32）循环使用，经岩芯（13）由顶杆（17）滤出的压裂液排入烧杯（27），由电子称（28）连接计算机数据采集装置（29）进行计量；岩芯（13）完全冻结后，调节高压恒流泵（5）与回压阀A（26）、回压阀B（26-1）憋高压，测试冰晶封堵能力；实验完后，关闭高压恒流泵（5），打开回压阀A（26）和回压阀B（26-1）排液泄压，反向旋转手摇泵（1）泄压，流体排净后卸掉紧固螺栓（20），卸下并清洗装置。