[发明专利]一种自动改变裂缝壁面磨阻的实验装置及工作方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动改变裂缝壁面磨阻的实验装置及工作方法与应用，属于石油、天然气开采过程中的水力压裂的技术领域。

背景技术

水力压裂是油气井增产改造的重要技术手段，无论是常规的低渗透、特低渗透油气藏，还是非常规油气藏的页岩、致密砂岩储层，水力压裂都起着关键的增产作用，尤其是非常规储层，不采用压裂技术，地下的油气难于开采出来。水力压裂就是利用高压泵组，将压裂液泵入地层，在地层中形成一条或多条具有一定几何尺寸的裂缝，裂缝长度一般从几十米到几百米，高度从几米到几十米高，宽度几个毫米宽。然后将带有支撑剂的携砂液(压裂液与支撑剂的混合物)注入到裂缝。压裂结束后，压裂液破胶返排到地面，支撑剂在留在裂缝中，起到支撑裂缝的作用，保持裂缝处于张开状态，支撑剂颗粒之间的孔隙为地层油气水提供流通通道，从而起到压裂增产的效果。

裂缝磨阻是压裂中客观存在的，在压裂过程中压裂液在裂缝中的磨阻对压裂产生较大的影响，会改变裂缝的几何尺寸、形状和导流能力。裂缝壁面为凹凸不平的岩石壁面，使得压裂液在传递水力能量的过程中，由于粗糙壁面的阻力造成能量损失，用于造缝的有效压力降低，需要提高排量才能满足压裂施工需要，增加了工作泵的负担。粗糙的裂缝壁面，对于压裂液具有强剪切作用，致使压裂液在携砂过程中出现粘度下降，支撑剂沉降过快，难以在水平方向上形成有利的铺置浓度，也不利于形成有效的长裂缝，进而影响压裂效果。因此研究裂缝磨阻对于更好的压裂施工具有重要的意义。

传统的裂缝磨阻测试装置，主要为一个长方体的空腔，内置不同磨阻板进行测试，在实验结束后，需要打开箱体，取出磨阻板更换，过程费时费力，不易操作。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种自动改变裂缝壁面磨阻的实验装置。

本发明还公开了上述实验装置的工作方法。

本发明还公开了利用上述实验装置进行对模拟裂缝进行磨阻实验的方法。

本发明的技术方案如下：

一种自动改变裂缝壁面磨阻的实验装置，包括：

主箱体：套设在转筒外部，且在主箱体内部至少包括一面用于模拟裂缝的静态实验面；

转筒：包括多个用于模拟不同磨阻的动态实验面，所述转筒通过转轴轴向设置在主箱体内转动；所述动态实验面与所述静态实验面相对平行设置时，两者之间形成模拟裂缝，所述模拟裂缝的轴向边界密封设置。在本发明中，当制作好模拟裂缝时，固定转筒，在对模拟裂缝的轴向边界采用密封条密封，使模拟裂缝上下两侧保持密封状态，保证进行磨阻实验时不漏水。

根据本发明优选的，所述转筒通过手摇把手在所述主箱体内轴向转动。

根据本发明优选的，在所述动态实验面上设置有用于固定砂砾的槽。

根据本发明优选的，所述槽为水泥槽。本发明中，所述动态实验面上表面设置有水泥槽，用于铺置砂砾，涂抹水泥以固定砂砾，模拟不同的磨阻的裂缝内表面。在实验时，调节转筒的其中实验面与主箱体内壁平行，使主箱体内壁和动态实验面之间产生模拟裂缝，所述模拟裂缝的宽度为2～12mm，以供实验流体通过。

根据本发明优选的，所述主箱体整体为长方体形，在其中一长方形侧面上开合设置有前盖，所述前盖包括镶嵌有静态实验面的密封边框。本发明中，所述主箱体是一个长方体箱体，包括一个空腔，足够容纳转筒在其中进行转动。本发明中，主箱体的上盖也采用开盖设计，用于在转筒的水泥槽内铺置砂砾，并在采用水泥或其他粘结材料固定后，翻转转筒，依次设置不同磨阻参数的磨阻层。同时，所述前盖的静态实验面还可与所述磨阻层相对平行设置形成模拟裂缝，供实验流体穿过以进行磨阻实验。

根据本发明优选的，所述静态实验面整体为透明可视窗。本发明中，可以通过所述透明可视窗观察到实验流体，如支撑剂在磨阻层砂砾周围的运移情况。

根据本发明优选的，在所述主箱体的另一长方形侧面上开合设置有后盖。此设计的优点在于，在磨阻实验进行完成之后，通过后盖分别将动态实验面所述磨阻层清除。磨砂

根据本发明优选的，所述转筒为长方体，其四个长方形侧壁分别为具有不同磨阻的四个动态实验面。本发明中，所述的转筒也为长方体结构，中间设置有一根转轴，使得转筒可以绕其转动，转轴末端有一个手摇把手，采用手工的方式调整转筒的位置。

根据本发明优选的，在所述主箱体且与所述前盖对应的位置设置有用于固定动态实验面的卡槽。