[发明专利]页岩层理内支撑剂运移模拟装置及评价方法

权利要求书

1.一种页岩层理内支撑剂运移模拟装置，包括连续配液系统、自动混砂系统和控制与数据处理系统，其特征在于：还包括层理缝内流动模拟系统（8），连续配液系统和自动混砂系统连接，自动混砂系统和层理缝内流动模拟系统（8）连接，层理缝内流动模拟系统（8）和控制与数据处理系统连接；所述层理缝内流动模拟系统（8）包括第一模拟井筒（15）、第二模拟井筒（16）、第一水平层理缝（17）、第二水平层理缝（18）、0°垂直缝（19）、45°垂直缝（20）、90°垂直缝（21）、第三水平层理缝（22）、第三模拟井筒（23）、第四模拟井筒（24）和第五模拟井筒（25），第一水平层理缝（17）为平行设置的两条，两条第一水平层理缝（17）的入口端通过第一模拟井筒（15）连接，出口端通过第四模拟井筒（24）连接；第二水平层理缝（18）为平行设置的两条，两条第二水平层理缝（18）的入口端通过第二模拟井筒（16）连接，出口端通过第五模拟井筒（25）连接；第三水平层理缝（22）为平行设置的两条，出口端通过第三模拟井筒（23）连接；0°垂直缝（19）为平行设置的两条，上端分别与两条第一水平层理缝（17）连接，下端分别与两条第二水平层理缝（18）连接；45°垂直缝（20）为平行设置的两条，上端分别与两条第一水平层理缝（17）连接，下端分别与两条第二水平层理缝（18）连接；90°垂直缝（21）为平行设置的两条，下端分别与两条第二水平层理缝（18）连接，中部分别与两条第一水平层理缝（17）连接，上端分别与两条第三水平层理缝（22）的入口端连接。

2.根据权利要求1所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置，其特征在于：所述连续配液系统包括三个带有搅拌功能的配液罐（1），三个配液罐（1）并联设置，且每个配液罐（1）均串联连接有电磁阀（2）。

3.根据权利要求2所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置，其特征在于：所述自动混砂系统包括供液泵（3）、混砂罐（4）、携砂液泵（5）和自动加砂装置（11），供液泵（3）、混砂罐（4）和携砂液泵（5）依次串联连接，自动加砂装置（11）与混砂罐（4）连接，连续配液系统的出口端连接到供液泵（3）。

4.根据权利要求3所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置，其特征在于：所述控制与数据处理系统包括压力传感器（12）、视频采集装置（13）和控制及数据处理器（14），压力传感器（12）分别与层理缝内流动模拟系统（8）和控制与数据处理器连接，视频采集装置（13）与控制及数据处理器（14）连接用于采集各缝内的支撑剂流动视频。

5.根据权利要求4所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置，其特征在于：所述携砂液泵（5）与二条并联设置的管线的入口端连接，每条管线上依次设置有流量计（6）和阀门（7），二条并联设置的管线出口端分别与第一模拟井筒（15）和第二模拟井筒（16）入口连接。

6.根据权利要求5所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置，其特征在于：所述第三模拟井筒（23）、第四模拟井筒（24）、第五模拟井筒（25）的出口分别于并联设置的三条管线连接，每条管线上依次设置有阀门（7）和流量计（6），三条管线连接到过滤液罐（9），过滤液罐（9）通过循环液泵（10）连接到连续配液系统的入口端形成循环管路。

7.根据权利要求1所述的页岩层理内支撑剂运移模拟装置的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

① 实验前压裂液配液准备，根据现场常用滑溜水与线性胶配液组成，分别在配液罐中配出滑溜水与线性胶；

②测算出100目石英砂及40/70目低密度陶粒的质量，同时将100目石英砂加入自动加砂装置；

③将实验泵注数据输入控制及数据处理器；

④根据设置的实验泵注数据，开始模拟实验；

⑤实时采集不同裂缝位置排量、压力、砂浓度及砂堤形态的视频，以备进行后期实验处理；

⑥对不同时间点裂缝内砂堤形态图像进行处理，建立不同实验条件、时间下水平层理缝内的支撑剂分布形态函数F（x, t）、支撑面积分布函数A（x, t），以支撑面积分布函数A（x, t）为优选目标，评价不同实验参数的参数敏感性，优选实验参数，指导现场泵注优化、压裂参数定量评价。