[发明专利]一种模拟通道压裂泵注方式及测量通道率的装置和工作方法

权利要求书

1.一种利用模拟通道压裂泵注方式及测量通道率的装置测量通道率的方法，

模拟通道压裂泵注方式及测量通道率的装置包括注入泵、压裂液池1、压裂液池2、携砂装置、混砂池、压力机、支撑裂缝模拟室、位移计、液量计量装置和电脑；

所述注入泵与压裂液池1、混砂池和支撑裂缝模拟室相连，所述压裂液池2、携砂装置各自与混砂池相连，所述压力机与支撑裂缝模拟室相连，所述支撑裂缝模拟室上设有位移计，所述支撑裂缝模拟室与液量计量装置相连，所述位移计、液量计量装置各自与电脑相连，所述位移计包括位移计a和位移计b，位移计通过位移数据转换器与电脑相连，所述液量计量装置包括电子计量仪和转换器；

所述携砂装置包括螺杆泵、螺杆、乘砂池和卸砂口，螺杆与螺杆泵相连，螺杆位于乘砂池中，卸砂口位于乘砂池一端，携砂装置的输砂方式为螺杆旋转输砂；

所述混砂池包括支撑剂进口、压裂液进口、搅拌器、搅拌泵、出液口，搅拌器与搅拌泵相连，所述搅拌器包括搅拌器1、搅拌器2，搅拌泵包括搅拌器1泵、搅拌器2泵；

所述支撑裂缝模拟室包括侧壁、上活塞、下活塞、位于上活塞上部的上盖板和位于下活塞下部的下盖板，上活塞与下活塞位于侧壁内，上活塞与下活塞之间形成充填层，所述下活塞的上边缘和上活塞的下边缘分别设置有密封胶圈，侧壁两端分别设有进液口和排液口，上活塞与上盖板之间、下活塞与下盖板之间均为螺纹连接；充填层高度为0.5-1.5cm；所述支撑裂缝模拟室的排液口设有自锁结构，所述自锁结构为上下对称的锯齿状凸起，锯齿状凸起形成锯齿状通道；

所述的支撑裂缝模拟室的侧壁为玻璃纤维强化塑料制成的侧壁，侧壁的抗压强度为90MPa，所述的支撑裂缝模拟室的上盖板、下盖板、上活塞、下活塞的材料均为4Cr13不锈钢；

方法包括步骤如下：

(1)连接支撑裂缝模拟室侧壁与下活塞、底板，连接支撑裂缝模拟室侧壁与上活塞、底板，连接注入泵、压裂液池1、混砂池和支撑裂缝模拟室，将压裂液池2、携砂装置与混砂池相连，将压力机与支撑裂缝模拟室相连，将支撑裂缝模拟室与液量计量装置相连，将位移计、液量计量装置与电脑相连，检验整个装置的密闭性；

(2)按一定比例配置压裂液于压裂液池1中，按一定比例配置含拌注纤维的压裂液于压裂液池2中，选取所需支撑剂置于携砂装置中；

(3)接通压裂液池2、携砂装置及混砂池，打开携砂装置的螺杆泵和混砂池的搅拌泵；

(4)打开注入泵，交替打开压裂液池1与注入泵的接口、混砂池与注入泵的接口，形成不携砂的压裂液与含拌注纤维的携砂压裂液脉冲式注入的液流，通过支撑裂缝模拟室的侧壁观察通道压裂支撑剂团在模拟裂缝充填层内的运移、分布和沉降规律；

(5)控制压力机以预设的闭合压力施加压力于支撑裂缝模拟室上，通过位移计和液量计量装置采集数据上活塞位移l及排出液量V_排；

(6)电脑根据实时采集到的数据，进行以下计算过程，测量通道率：

V_填＝V_支+V_压裂液 (2)

V’_填＝V_填-l·S_填 (4)

V’_支＝V’_填-V_压裂液+V_排 (5)

将(4)(5)带入(3)可得推导公式(6)如下，

其中，CR—初始通道率；V_支—初始支撑剂团体积，初始支撑剂团体积根据实验需要设定并通过携砂装置定量加入；V_填—初始充填层体积；V_压裂液—初始压裂液体积；CR’—压后通道率；V’_支—压后支撑剂团体积；V’_填—压后充填层体积；S_填—充填层承压面积；V_排—排出液量；l—上活塞位移。

2.根据权利要求1所述的测量通道率的方法，其特征在于，还包括步骤(7)，改变所述压力机的闭合压力，重复步骤(5)～(7)，测试不同闭合压力下通道率的变化。

3.根据权利要求2所述的测量通道率的方法，其特征在于，还包括步骤(8)，清理装置，改变拌注纤维的比例及铺砂浓度，重复步骤(1)～(7)。