[发明专利]模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发技术，尤其涉及一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法。

背景技术

随着社会进一步发展，石油在世界上的需求量日益增加。大型整装油田、高渗区块开发已经进入高含水中后期，此时，开发低渗、特低渗油气藏就显得十分必要，而水力压裂作为一项增产技术，能够在地层中形成具有高导流能力的裂缝，进而增加油井产量，在开发低渗油气藏过程中起着非常重要的作用。

支撑剂的铺置是水力压裂过程中十分重要的一个环节，支撑剂被压裂液携带进裂缝中，在裂缝闭合时对裂缝起到支撑作用，使裂缝具有导流能力。裂缝中被支撑的长度是裂缝的有效缝长，有效缝长越长，铺置高度越高，改造范围越大。此外，支撑剂的铺置形态也对裂缝导流能力有直接影响。压裂液返排时支撑剂会随着压裂液发生回流，会导致支撑剂铺置形态的改变，减小有效裂缝长度和支撑剂铺置高度。而返排的施工参数不同，支撑剂回流量就会不同，导致返排的效果也各有不同。

目前，针对裂缝宽度与支撑剂铺置之间关系以及模拟压裂液返排时支撑剂运移规律的研究相对匮乏，还没有可以模拟支撑剂铺置和压裂液返排的实验装置，导致实际作业时缺少实验数据支撑，水力压裂效果不佳。

发明内容

本发明提供一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法，用以解决现有技术中缺乏支撑剂铺置和压裂液返排的实验装置的技术问题。

本发明提供一种模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置，包括：第一平板、第二平板、以及框架；

所述第一平板与所述第二平板平行设置，所述第一平板、所述第二平板与所述框架组成密封箱体；

所述第一平板和第二平板均呈透明状，用于供用户观察箱内情况；

所述箱体内设置有透明的内置平板，所述内置平板与第一平板平行，且与所述第一平板之间形成空腔，所述空腔用于模拟裂缝；

所述箱体左右两端分别设置有用于模拟井筒的第一盛水腔和用于模拟裂缝尖端的第二盛水腔；

所述第一盛水腔和所述第二盛水腔分别通过连通缝与所述空腔实现连通。

进一步地，所述装置还包括：螺杆以及与所述螺杆配合的螺母；

所述螺杆的一端与所述内置平板相接触，所述螺母与所述第二平板固定连接，以使所述内置平板与所述第二平板之间的距离可调。

进一步地，所述装置还包括：与所述连通缝配合的固定条；

所述固定条可插入所述连通缝，使得盛水腔与所述空腔之间不再连通。

进一步地，所述第一平板和第二平板的长度为3m，高度为0.8m，厚度为0.04m；

所述第一平板与所述第二平板间隔0.1m；

所述内置平板长度为3m，厚度为0.04m；

所述内置平板与所述第一平板的间距可调范围为0至0.05m；

所述第一盛水腔与所述第二盛水腔高0.8m，长0.1m，宽0.08m；

所述连通缝宽0.02m。

进一步地，所述箱体的底部开设有用于清洗所述空腔的清洗孔。

进一步地，所述装置还包括：混砂器；

所述混砂器用于盛放支撑剂与压裂液的混合物；

所述混砂器的出料口通过泵与所述第一盛水腔连接，以在进行支撑剂铺置实验时将所述支撑剂与压裂液的混合物通过所述第一盛水腔排入所述空腔。

进一步地，所述装置还包括：储液罐；

所述储液罐用于盛放压裂液；

所述储液罐的出料口通过泵与所述第二盛水腔连接，以在进行压裂液返排实验时将所述压裂液通过所述第二盛水腔排入所述空腔。

进一步地，所述装置还包括：回收池；

所述回收池与所述第一盛水腔连接，用于回收压裂液返排实验时所述第一盛水腔中排出的液体。

本发明还提供一种基于上述任一项所述装置的模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验方法，包括：

根据现场裂缝参数调节第一平板与内置平板之间的距离；

关闭第二盛水腔与空腔之间的连通缝，并将第一盛水腔通过泵与混砂器连接；

根据现场施工排量，将混砂器中的支撑剂与压裂液的混合物通过所述第一盛水腔泵注到所述空腔内部；

所述支撑剂在所述空腔内堆积充填形成砂堤后，通过透明的第一平板、第二平板和内置平板观察沙堤形态，确定裂缝宽度与支撑剂铺置状态的对应关系。

进一步地，在通过透明的第一平板、第二平板和内置平板观察沙堤形态之后，还包括：