[发明专利]一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置及方法

说明书

本发明公开一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置及方法，包括搅拌罐、螺杆泵、可视化铺砂装置、废液罐、氮气瓶、气源分配器、压裂液搅拌罐、压裂液管、压裂泵；所述搅拌罐、螺杆泵、可视化铺砂装置、废液罐依次通过管线连接，所述可视化铺砂装置、废液罐之间设有流量计；所述氮气瓶、气源分配器、可视化铺砂装置依次通过管线连接，所述压裂液搅拌罐、压裂泵、压裂液管依次连接，所述压裂液管上设有出液口，所述出液口与可视化铺砂装置通过管线连接。本发明使用气源分配器及其管线系统来模拟地层气体滤失时的过程，通过液体循环系统注入管路来模拟压裂液返排及地层流体向裂缝滤失过程，从而与现场的实际压裂返排过程相吻合。

技术领域

本发明属于水力压裂技术领域，尤其是一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置及方法。

背景技术

根据压裂过程中压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立了数学模型，模拟了裂缝内压裂液返排实现控制支撑剂的回流过程。通过模拟计算发现压裂液的返排速度、地层流体的滤失对支撑剂的回流量及支撑剂在裂缝内的分布形态影响很大。随着压裂液返排速度的增大，支撑剂的回流量逐渐增加，但增加的幅度逐渐变缓；支撑剂在裂缝内的分布状况则随着压裂液返排速度的增大而逐渐变好。计算结果表明，为了获得较好的支撑剂缝内分布，在施工条件许可的范围内应尽量提高压裂液的返排速度，既可改善支撑剂在裂缝内的分布，又减少了压裂液对地层的伤害。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种可以匹配现场施工的模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置，包括搅拌罐、螺杆泵、可视化铺砂装置、废液罐、氮气瓶、气源分配器、压裂液搅拌罐、压裂液管、压裂泵；

所述搅拌罐、螺杆泵、可视化铺砂装置、废液罐依次通过管线连接，所述可视化铺砂装置、废液罐之间设有流量计；

所述氮气瓶、气源分配器、可视化铺砂装置依次通过管线连接，

所述压裂液搅拌罐、压裂泵、压裂液管依次连接，所述压裂液管上设有出液口，所述出液口与可视化铺砂装置通过管线连接。

进一步的是，所述可视化铺砂装置包括井筒、第一外框、第二外框、第一有机玻璃板、第二有机玻璃板、Y字形硅胶环、敏感性弹簧；所述第一外框、第二外框相互连接，所述井筒安装在第一外框、第二外框连接处，所述第一有机玻璃板、第二有机玻璃板通过Y字形硅胶环安装在第一外框与第二外框之间，所述第一有机玻璃板固定在第一外框内侧，所述第二有机玻璃板通过敏感性弹簧与第二外框内侧连接。

进一步的是，所述第一外框、第二外框之间通过螺栓连接。

进一步的是，所述压裂液管一端与压裂泵连接，另一端与压裂液搅拌罐连接。

一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验方法，包括以下步骤：

S100、根据地质资料对压裂液体系进行优化，配置压裂液；

S200、检查各个装置的清洁度，并将气源分配器和压裂液管上的各个阀门调至关闭状态，校零流量计和气源分配器上的压力表，打开螺杆泵与搅拌罐之间的阀门；

S300、将步骤S100配置的压裂液装入搅拌罐内均匀搅拌，通过螺杆泵将压裂液注入可视化铺砂装置中，压裂液在进入第一有机玻璃板、第二有机玻璃板之间的裂缝中后，第二有机玻璃板在压力的推动下外平移，敏感性弹簧同时收缩，第一有机玻璃板、第二有机玻璃板之间形成微小裂缝，该过程为裂缝形成阶段；