[发明专利]用于模拟地层条件下支撑剂导流能力测试的动态铺置装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探开发过程中一种用于支撑剂导流能力测试的动态铺置装置，为测试模拟地层条件下的导流能力提供条件。

背景技术

水力压裂是一项广泛应用的油气井增产措施，该措施利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来。最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。水力压裂措施的有效性在很大程度上取决于人造裂缝的支撑剂导流能力，在进行模拟地层条件下的支撑剂导流能力测试之前，需要进行铺砂。

申请号为CN201110450238.0的中国专利文献公开了一种优化均匀铺置浓度的压裂设计方法。它通过先加入前置液，随后不间断的加入混砂液实现，按照如下四个步骤进行，步骤一，确定液体效率η；步骤二，确定前置液量ν；步骤三，确定加砂梯度；步骤四，进行均匀铺置浓度泵注程序，先加入前置液，前置液量ν由步骤二确定，随后根据步骤三设计的加砂梯度，不间断的加入混砂液。该方法是现场施工设计使用的方法，不能用于实验室测试支撑剂导流能力。

我国石油天然气行业标准SY/T6302-2009“压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法”公开了一种测试导流能力的支撑剂铺置方法。该方法通过在导流室中人工铺置干燥支撑剂，并使用刮板工具将支撑剂充填层刮平的办法铺置支撑剂。该方法的主要缺点有：1、使用人工均匀铺砂，铺砂情况过于理想，不能模拟实际情况；2、人工铺砂方式没有考虑交联压裂液对铺置的影响；3、没有能动态模拟压裂液和支撑剂混合液在泵注过程中沿井筒及进入地层逐渐加温的动态过程；4、目前没有模拟在支撑剂充填层中能实现压裂液交联后破胶过程，及其对支撑剂充填层的伤害；5、目前流体驱动主要使用动力泵(如离心泵、活塞泵、隔膜泵等)，对于流固两相(压裂液为液体，支撑剂为固体)具有先天不足，使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供用于模拟地层条件下支撑剂导流能力测试的动态铺置装置，该装置模拟了油气田开发压裂过程中，交联压裂液和支撑剂的混合液体在泵注过程中沿井筒进入地层逐渐加温的动态过程，并按一定速率泵注进入导流室，实现动态铺砂，铺砂后能模拟交联压裂液动态破胶过程，为测试模拟地层条件下的导流能力提供条件，克服了现有技术的不足。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

用于模拟地层条件下支撑剂导流能力测试的动态铺置装置，主要由氮气瓶、搅拌装置、导流室、废料收集器组成，所述氮气瓶通过导气管连接搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌室主体、密封盖，密封盖上设有可关闭的辅料加入口，搅拌室主体内部有搅拌棒及多级搅拌叶片，搅拌棒连接搅拌电机，搅拌室主体外部有可控温加热保温套，下部有出料口；所述导流室位于可调温恒温箱内，该导流室通过入口稳流管与搅拌装置的出料口连接，通过出口稳流管与废料收集器连接，所述废料收集器位于天平上；所述导流室由导流室腔体、上活塞、下活塞、岩板、出入口接口构成，所述岩板位于上活塞、下活塞之间，所述上活塞、下活塞连接推进板和推进电机，推进板用于推动上、下活塞，出入口接口位于导流室腔体两端，分别连接入口稳流管和出口稳流管。

所述所述搅拌装置的出料口和导流室的入口稳流管之间设有电磁流量计。

所述搅拌装置的密封盖设有安全阀(限压阀)和放空阀(泄压阀)。

所述氮气瓶设有减压阀。

一种使用所述的动态铺置装置的铺砂方法，依次包括以下步骤：

(1)将装配好的导流室放入可调温恒温箱中，连接入口稳流管、出口稳流管，装配好推进板；

(2)设定可调温恒温箱至模拟地层温度，并加热至该温度；

(3)将配置好的压裂液基液和称量好的支撑剂倒入搅拌室主体中，盖上密封盖，开动搅拌电机，使其均匀混合；

(4)通过可关闭的辅料加入口，向搅拌室主体中加入交联剂和破胶剂；

(5)开启可控温加热保温套，使其在一定时间内加热至指定温度，模拟从井筒到地层的逐渐加温过程；