[发明专利]模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法有效

专利信息
申请号: 201710203634.0 申请日: 2017-03-30
公开(公告)号: CN106869898B 公开(公告)日: 2018-04-13
发明(设计)人: 马新仿;张一诺;邹雨时;张士诚;李宁;陈铭;李四海 申请(专利权)人: 中国石油大学(北京)
主分类号: E21B43/267 分类号: E21B43/267
代理公司: 北京同立钧成知识产权代理有限公司11205 代理人: 刘丹,黄健
地址: 102249*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 模拟 复杂 裂缝 装置 方法
【说明书】:

技术领域

发明实施例涉及油气田开发研究技术领域,尤其涉及一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法。

背景技术

我国天然油、气资源储量丰富、开发潜力大,但储藏资源的岩层较深、地质条件复杂,不易开采,水力压裂(简称压裂)技术是高效低成本开发页岩气的关键技术之一。在实际的压裂过程中由于剪切滑移和张拉破坏的共同作用,压裂过程中会形成一条主裂缝、多条次级裂缝和三级裂缝,次级裂缝和三级裂缝的宽度比较小。由于裂缝的形状的复杂性,在压裂的铺砂(即铺置支撑剂)过程中,会出现次级、三级裂缝的支撑剂浓度比主裂缝低,各条裂缝的支撑剂浓度不均衡的问题。如何通过水力压裂形成能够被支撑剂均衡填充的有效裂缝是进行高效低成本开发的关键,如何通过更真实地模拟裂缝内支撑剂铺置返排的过程得到更接近真实的实验数据,从而为实际施工过程提供科学依据提高开采效率,成为本领域技术人员研究的热点。

目前,通过在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。现有的模拟裂缝铺砂装置中的裂缝板用于模拟压裂过程中产生的裂缝,裂缝板由一条主裂缝和主裂缝周围的若干条次裂缝组成。在进行模拟铺砂时,首先要将具有指定宽度的主裂缝和次级裂缝组装成具有固定形态的裂缝板,然后在裂缝板内注入混砂液模拟铺砂过程。

在实际的压裂过程中裂缝的形成是一个裂缝从无到有、从窄到宽的变化过程,裂缝周围有很强的地应力。在向裂缝中注入液体时,液体在裂缝中的流动也会受到地应力的影响。但是现有的裂缝板的形态固定,在一次模拟铺砂的过程中,裂缝板的宽度不会发生变化;且没有考虑地应力的影响,具有较大局限性,与实际情况有较大的出入,导致得到的实验数据不准确。

发明内容

本发明实施例提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置及方法,以解决现有技术中由于裂缝板的形态固定,在一次模拟铺砂的过程中,裂缝板的宽度不会发生变化;且没有考虑地应力的影响,具有较大局限性,与实际情况有较大的出入,导致得到的实验数据不准确的问题。

本发明实施例的一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的装置,包括:

复杂裂缝模拟结构、围压设备、混砂设备、第一注入泵和控制模块;

所述复杂裂缝模拟结构包括一条主裂缝组件、与所述主裂缝组件相连通的至少一条次裂缝组件、以及与所述至少一条次裂缝组件相连通的至少一条三级裂缝组件;

所述裂缝组件由平行设置的两块透明平板以及将所述两块透明平板内壁之间的缝隙密封的包边框组成,所述包边框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述两块透明平板滑动的滑槽;所述包边框的一对平行边框上固接有用于注入液体的入口接头和用于排出液体的出口接头,所述两块透明平板外壁上固接有用于连通其他裂缝组件连通接头,所述入口接头、所述出口接头和所述连通接头均可密封;

所述围压设备为带有第一端口和第二端口的密封透明箱体,所述围压设备中充满具有预设压强的水时,容置于所述围压设备中的所述复杂裂缝模拟结构受到周围水的压力;

所述混砂设备用于将所述压裂液与所述支撑剂混合成混砂液,所述混砂设备的输出端口通过第一管线与所述第一注入泵的输入端口连接;

所述第一注入泵的输出端口通过穿过所述第一端口的第二管线与所述主裂缝组件的入口接头连接,以向所述主裂缝组件中输送前置液或混砂液;

所述控制模块通过调节安装于所述第二管线上的流量调节阀控制所述第一注入泵向所述主裂缝组件注入液体的排量。

本发明实施例的另一个方面是提供一种模拟复杂裂缝铺砂的方法,包括:

获取符合预设实验参数的模拟复杂裂缝铺砂的装置,所述预设试验参数包括:复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的个数和连接关系、各裂缝组件所成的角度;

控制所述第三注入泵向所述围压设备注水,直至所述围压设备中水的压强达到预设压强;

控制第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入前置液,以使所述复杂裂缝模拟结构中各裂缝组件的两块透明板在前置液的压力作用下滑动张开,从而模拟裂缝生成过程;

在各所述裂缝组件内的缝隙宽度达到预设宽度时,控制所述第一注入泵向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液,以模拟铺砂过程;

在各所述裂缝组件中的混砂液浓度达到预设浓度时,控制所述第一注入泵停止向所述复杂裂缝模拟结构中注入混砂液,同时关闭流量调节阀。

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