[发明专利]一种水力压裂对含水层渗透系数影响的模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明属于页岩气开发室内模拟实验的技术领域，具体涉及一种水力压裂对含水层渗透系数影响的模拟实验装置。

背景技术

目前，页岩气的开发离不开井管的水力压裂。水力压裂过程可以大大增加井管与储层的接触面积，大大滴提高开采效率。对于页岩储层的室内模拟渗流研究，目前仅限于对岩心体积的微观渗流研究，而对于水力压裂过程中的流体渗流的宏观研究并未见，同时，能同时考虑水力压裂过程中及之后的渗透系数变化情形的更是没有涉及。

在本专业领域，涉及的室内模拟渗流实验，考虑压力场情形时的仅有对岩心进行加压分析渗透率渗流变化相关实验，而对于宏观的压力场存在情形时的渗流场模拟，却没有涉及的相关室内实验。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种水力压裂对含水层渗透系数影响的模拟实验装置。

本发明所采用的技术方案为：

一种水力压裂对含水层渗透系数影响的模拟实验装置，包括页岩模拟装置和竖井模拟装置；所述竖井模拟装置设置在所述页岩模拟装置中；所述竖井模拟装置为有机玻璃管制成的竖井模拟装置；所述页岩模拟装置内从上至下依次设有粗砂层、细砂层和粉砂层；

所述页岩模拟装置和所述竖井模拟装置上端接触位置密封连接；所述竖井模拟装置上端设有进水口；所述页岩模拟装置上端的侧壁上开设有排水口；所述页岩模拟装置的侧壁上还设有压力传感器。

更加优选的，所述压力传感器传感器包括水压力传感器和压力应变计；所述水压力传感器和所述压力应变计均设置在所述页岩模拟装置的外壁上。

进一步，更加优选的，还包括电脑；所述水压力传感器和所述压力应变计均通过信号转换器与所述电脑连接。

优选的，所述竖井模拟装置穿过所述粗砂层和所述细砂层，且所述竖井模拟装置的底端设置在所述粉砂层中；所述粉砂层中的所述竖井模拟装置底端开设有透水孔。

优选的，所述进水口通过进水管道连接有增压泵。

更加优选的，所述进水管道上设有压力表。

优选的，所述排水口通过排水管道连接有蓄水池。

更加优选的，所述排水管道上设有流量计。

优选的，所述页岩模拟装置为弹性材质制成的页岩模拟装置。

本发明的有益效果为：

通过本发明可实现水力压裂对含水层渗透系数影响的模拟实验，实时获取水力压裂过程中，模拟储层和上覆含水层的压力变化，计算获取变压力情形下不同岩性渗透系数变化情况，可模拟压力场-渗流场耦合情形。在竖井模拟装置中注入溶质，模拟压裂液注入过程，监测模拟储层和上覆含水层的压力变化，计算获取变压力情形下不同岩性渗透系数变化情况，获取出水口溶质浓度可模拟压力场-渗流场-化学场耦合情形。在模拟储层中可放入热源棒，实时监测温度变化以及压力变化，并检测出水口浓度，模拟温度场-压力场-渗流场-化学场 耦合情形。结合变渗透系数特点，数值展现实验装置，拟合地层压力曲线以及水位压力以及温度曲线。实验时，可以结合数值方法，探索竖井模拟装置水力压裂过程中，及压裂后的溶质运移垂向运移情况。

附图说明

图1为本发明中页岩模拟装置和竖井模拟装置的剖面结构示意图；

图2为本发明中页岩模拟装置和竖井模拟装置的俯视结构示意图；

图3为本发明中页岩模拟装置和竖井模拟装置的透视结构示意图；

图4为本发明的整体结构示意图；

图中：1-页岩模拟装置；2-竖井模拟装置；3-进水口；4-排水口；5-水压力传感器；6-压力应变计；7-增压泵；8-压力表；9-流量计；10-蓄水池；11-电脑；12-第一信号转换器；13-第二信号转换器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。