[发明专利]一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法，属于石油压裂领域。

背景技术

纤维技术最早应用到加砂压裂技术中是为了解决油气井压后快速返排与支撑剂回流的矛盾，即排液速度太快就可能超过临界出砂流速，导致支撑剂返吐，排液速度太低又会导致排液时间增加和返排率降低。把具有一定柔韧性的纤维物质混在携砂液中同时注入地层，在人工裂缝中形成复合性支撑剂，支撑剂是基体，纤维是增强相。纤维的加入可以提高携砂液的携砂能力、控制支撑剂的回流、实现快速返排以及保持支撑剂充填层的稳定性等。

纤维用于预防支撑剂回流效果明显，得到了国内外石油工作者的高度重视，进而对其开展了广泛研究，并在各大油气田进行了较大范围的应用。伴随压裂技术的进步与发展，纤维在压裂技术领域的应用得到进一步拓展和延伸，目前形成了以纤维预防支撑剂回流、疏松砂岩纤维防砂压裂、低稠化剂纤维全程伴注网络加砂压裂为主体技术，以纤维缝内暂堵转向压裂、Hi-way通道压裂、“宽带”压裂为前沿技术的纤维压裂技术系列，展现出广阔的推广应用前景和市场价值。

但纤维压裂技术基础理论及室内实验研究滞后于工程实践，使得该技术缺乏必要的、科学的、系统的理论指导，已成为制约该技术进一步发展和推广应用的瓶颈。在纤维压裂技术实验研究方面，国内外就纤维的分散性、配伍性、悬砂性、降解性等静态性能研究较多，而就更能直接、全面反映纤维在裂缝中分布、暂堵、稳定砂体特性的动态流动模拟方面，多采用常规的预置纤维填砂模型或岩心劈开裂缝充填纤维方式进行评价，这些手段均无法模拟纤维与支撑剂混合后的注入、运移及在裂缝中的分布形态，与纤维压裂现场实际相差甚远。室内实验模拟手段的缺失，使得纤维和支撑剂在裂缝中的运移规律及展布形态不能直观显示，只能臆断，且测得的实验结果可靠性较差，阻碍了该技术的进一步发展。

发明内容

由于模拟纤维与支撑剂混合后的注入、运移及在裂缝中的分布形态，与纤维压裂现场实际相差甚远。室内实验模拟手段的缺失，使得纤维和支撑剂在裂缝中的运移规律及展布形态不能直观显示，只能臆断，且测得的实验结果可靠性较差，阻碍了该技术的进一步发展。

本发明针对上述情况进行科学合理的分析，自主研发一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置与方法。

本发明采用的技术方案是：

一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置，包括裂缝盒体，所述裂缝盒体内部固定设有裂缝母盒体，裂缝母盒体裂缝面上设有裂缝进料口，裂缝母盒体通过裂缝进料口与注入泵连通，注入泵上方连接有存储工作物料的工作物料储液罐，所述裂缝母盒体内部置有裂缝子盒体，所述裂缝子盒体裂缝面与裂缝母盒体裂缝面相对，裂缝子盒体与裂缝母盒体通过转轴活动链接，裂缝子盒体与裂缝母盒体裂缝面之间设置有液压腔，所述液压腔前面从上到下依次设置有液压腔进液口和液压腔出液口，所述液压腔进液口通过管线依次与液压腔注入泵、液压腔工作液储罐连接，所述液压腔出液口处依次连接有压力表、回压阀、储液罐。

     所述裂缝母盒体的尖部设有出液口，该出液口通过管线与外部设有的出口端物料存储罐连接。

     液压腔与裂缝母盒体通过密封装置连接。

     所述的密封装置为密封胶。

     所述玻璃母视窗、玻璃子视窗外部设有摄像头，所述摄像头外接有计算机。

    所述液压腔为气囊。

    一种纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验方法，包括以下步骤：

   （1）检查纤维混合支撑剂裂缝流动模拟实验装置的完好性，打开恒温箱模拟地层温度；恒温箱为整个实验提供温度，以模拟地层温度情况；

    （2）将压裂液前置液置于工作液储液罐中，前期先用它撑开裂缝；纤维混合支撑剂与压裂液的混合物配置好后置于另一个工作液储液罐；撑开裂缝后注入此混合物，纤维与支撑剂的质量比为5-30%；

（3）按照储层实际情况，通过裂缝闭合压力模拟装置给裂缝盒体施加压力，达到30-60MPa模拟裂缝闭合压力；

    （4）通过压力表设置出口端回压阀压力值为20-30MPa，封堵压力超过此值液体从进口端排出，低于此值则从出口端排出；

    （5）通过注入泵向裂缝中注入可撑开裂缝的压裂液前置液，迫使裂缝张开，然后通过注入泵1及内径达到5-8mm的管线注入一定量的纤维、支撑剂与压裂液的混合液，使用摄像头记录裂缝内物料运动情况，使用压力表记录缝内压力值，并观察裂缝出口端出液情况；