[实用新型]一种可视化动态变缝宽的支撑剂铺砂模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及压裂实验技术领域，具体涉及一种可视化动态变缝宽的支撑剂铺砂模拟装置。

背景技术

随着世界能源的消耗，资源的需求促使油气资源开发技术/手段的进步。根据调研，国内外油气田的大量开采，越来越多的低渗、致密油气藏难以用常规方式开采。页岩气以其资源潜力大的特点成为近年来油气开发的“新宠儿”，最终形成以页岩气在内的非常规油气资源往往需要采用水力压裂来进行增产作业的开发技术。滑溜水水力压裂被视为页岩气藏开发的关键技术。因其页岩气压裂通常会形成复杂的缝网裂缝，即是所谓的体积裂缝(SRV)。

缝网裂缝由主裂缝及多级次级裂缝构成(相对于主裂缝而言，次级裂缝指代的是由主裂缝衍生出来的微小裂缝，可以形象地将体积裂缝想象为树枝分支)，因此需要大量的支撑剂铺置试验来进行指导实际的压裂作业。国内外有很多科研工作者从事对支撑剂运移规律的相关研究。根据调研，从Babcock在1967设计出第一套平行树脂有机玻璃板铺砂装置，为支撑剂铺置规律的研究开创了先河。众所周知，压裂时，裂缝顶端和底端的宽度可能不是等宽的，且裂缝宽度随着压裂液的注入会动态变化；截止目前国内外的铺砂装置，众多科研工作者提出了平衡速度和平衡高度等不同目标参数，但是较多的是根据软件模拟来对支撑剂铺砂进行研究。设计出的装置仅仅满足了可视化的特点，其主缝宽度固定不变的，缝宽不能根据压裂液在裂缝中形成的压力与裂缝闭合压力的压差来动态变缝宽。因此，模拟地层压裂裂缝真实铺砂规律，迫切需要设计出一套与实际地层裂缝动态扩张/关闭的相似的可视化铺砂装置。

为了更准确地接近现场的实际裂缝特征，在进行裂缝物理模拟过程中，一般要设置一套与地层裂缝特征相近的主裂缝来研究支撑剂铺置规律。因此，本实用型专利利用相似准则设计了一套贴切实际裂缝特性的可视化动态变缝宽铺砂装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种结构简单、连接简便，能够满足水力压裂实验中对裂缝的支撑剂铺置规律进行实验的铺砂装置。

本实用新型的技术方案是：

一种可视化动态变缝宽的支撑剂铺砂模拟装置，包括搅拌器、螺杆泵、可视化动态铺砂装置、废液池、管线、压力表，搅拌器通过管线依次连接螺杆、可视化动态铺砂装置、废液池，可视化动态铺砂装置到废液池之间的管线设有压力计，所述可视化动态铺砂装置包括井筒、金属外框、有机玻璃板，所述金属外框由两块组成，并通过螺栓连接固定压紧，所述井筒安装在装置金属外框的端面，有机玻璃板设有两层，安装在金属外框内，井筒侧面设有多个小孔，作为射孔孔眼，朝向金属外框端面方向；有机玻璃板表面设有多个微孔，作为渗流孔；金属外框尾端设有三个排液口，金属外框底部侧面设有多个进/出清洗口。

进一步的，两层有机玻璃板内设有加压金属板、带硅胶环内侧承压板、敏感性弹簧，带硅胶环内侧承压板通过敏感性弹簧连接到加压金属板上，加压金属板紧贴在一侧有机玻璃板，此有机玻璃板为活动结构，与金属外框之间设有弹性密封圈，带硅胶环内侧承压板与另一侧的有机玻璃板之间有一定间距，此有机玻璃板为固定安装。

进一步的，带有渗流孔的有机玻璃板为靠近带硅胶环内侧承压板一侧的有机玻璃板。

进一步的，金属外框中间设有一根纵向的加强杆。

本实用新型的有益效果是：

1、对有机玻璃板的结构进行改造，使其在金属外框内可以在敏感性弹簧和加压金属板的带动下移动，形成可变化的动态裂缝；

2、在敏感新弹簧的带动下，动态裂缝可以形成平行裂缝、楔形裂缝，更真实的模拟现场可能遇到的各种裂缝形状。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为可视化支撑剂铺置规律模拟装置人工裂缝单元的立体结构示意图；

图3为根据本实用新型示例性实施例(考虑裂缝动态闭合/扩张的支撑剂铺置规律可视化模拟装置)人工裂缝单元的立体结构正面示意图；

图4为根据本实用新型示例性实施例(考虑裂缝动态闭合/扩张的支撑剂铺置规律可视化模拟装置)形成平行裂缝的弹簧单元立体结构侧面示意图。

图5示出了根据本实用新型示例性实施例(考虑裂缝动态闭合/扩张的支撑剂铺置规律可视化模拟装置)形成楔形缝的弹簧单元立体结构侧面示意图。

图6为Y型硅胶环与的结构示意图。

图中所示：