[发明专利]用于模拟页岩气藏二氧化碳干法压裂流固耦合的高参数实验系统及测试方法

说明书

本发明公开一种用于模拟页岩气藏二氧化碳干法压裂流固耦合的高参数实验系统及测试方法，属于压裂改造过程中流固耦合作用实验系统技术领域。该系统由加压供液单元、循环流动单元及耦合反应单元组成，加压供液单元能够随时制备得到实验所需的CO₂干法压裂液，并完成泵送，然后进入循环流动单元及耦合反应单元。本发明的系统设计合理，各个单元配合工作，能够在耦合反应单元模拟实际工况条件下研究液态/超临界CO₂与页岩的耦合作用随温度、压力、剪切速率等因素的变化规律；并能够通过后期水样和页岩样品分析，得到耦合作用对页岩的物性改造机理，对页岩气藏后期改造及产能评价具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于压裂改造过程中流固耦合作用实验系统技术领域，具体涉及一种用于模拟页岩气藏二氧化碳干法压裂流固耦合的高参数实验系统及测试方法。

背景技术

国内页岩气储量丰富，据国土资源部统计，我国页岩气可采储量为25.08万亿方，开发潜力巨大，但目前的水基压裂液用于页岩气开发时，存在用水量大、储层伤害严重等问题，将CO₂干法压裂技术用于国内页岩气藏的开发具有用水量少、储层伤害小、返排率高、有利于甲烷解吸等优势。

在页岩气藏的CO₂干法压裂过程中，液态/超临界CO₂、水与页岩相互作用，会对页岩的物性产生影响，进而影响后期改造及产能。但是，目前国内外还没有对页岩气藏CO₂干法压裂流固耦合作用进行模拟的实验系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于模拟页岩气藏二氧化碳干法压裂流固耦合的高参数实验系统及测试方法，该实验系统设计合理，基于该系统能够测试不同干法压裂液体系、添加剂等对流固耦合作用的影响，可研究不同压裂施工条件下，液态/超临界CO₂、水与页岩耦合作用对页岩气层孔隙结构、吸附特性、力学性质等影响机制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于模拟页岩气藏CO₂干法压裂流固耦合的高参数实验系统，包括用于模拟液态/超临界CO₂与页岩的相互作用的耦合反应单元，以及用于循环CO₂干法压裂液的循环流动单元；

所述耦合反应单元，包括中间容器、手动压力泵、反应器、样品管及油浴加热装置，手动压力泵的出液端与中间容器的进液端相连，中间容器的出液端与反应器相连，样品管置于反应器中，油浴加热装置以油套方式和反应器相连；

所述循环流动单元包括缓冲罐和循环泵；缓冲罐的出液端与循环泵的进液端相连，循环泵的出液端与反应器相连；缓冲罐的进液端与反应器相连；

还包括与循环流动单元的进液管路相连的加压供液单元，加压供液单元用于制备和输送CO₂干法压裂液。

优选地，手动压力泵的顶部还设有用于盛装煤油的烧杯，手动压力泵的进液端与烧杯相连。

优选地，反应器的底部还设有分离器，反应器的底部出口与分离器的入口相连，分离器的出口端分别连接有放空管路和取样瓶。

进一步优选地，所述加压供液单元包括液体二氧化碳储罐、氮气瓶、高压柱塞泵、预热器、加热器、恒流泵、储液罐及回压阀；

液体二氧化碳储罐的进液端与氮气瓶的出口相连，液体二氧化碳储罐的出液端与高压柱塞泵的进液端相连，高压柱塞泵出液端连接有安全阀，储液罐的出液端与恒流泵的进液端相连，恒流泵的出液端与高压柱塞泵的出液端通过三通均连接至预热器的入口，预热器的出口与加热器的入口相连，加热器的出口分别与回压阀的入口和循环流动单元的进液管路相连，回压阀的出口与放空管路相连。

优选地，该实验系统的压力范围为0～50MPa，温度范围为室温～180℃。