[发明专利]一种压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，包括：

岩心夹持器，内设有压敏性多尺度水平裂缝岩心；

围压泵，与岩心夹持器连接，用于对水平裂缝岩心提供围压；

真空泵，与岩心夹持器连接，用于对水平裂缝岩心抽真空；

驱替泵；

输水中间容器，一端与驱替泵连接，另一端与岩心夹持器顶部连接；

输凝胶中间容器；一端与驱替泵连接，另一端与岩心夹持器顶部连接；

液体容器，与岩心夹持器底部连接；

所述岩心夹持器包括由外到内依次设置的外筒、橡胶筒和导流内筒，橡胶筒内底部设置有密封导流垫块，导流内筒置于密封导流垫块上，水平裂缝岩心置于导流内筒内的密封导流垫块上，外筒的上部内侧连接有液压筒，液压筒内设置有液压柱塞且液压柱塞位于水平裂缝岩心顶部；

所述液压柱塞将液压筒分隔为液压筒上腔室和液压筒下腔室两部分，液压筒上腔室通过管路分别连接有液压提供装置和应变放大装置；

所述液压提供装置选用手摇泵；

所述应变放大装置包括本体，本体内设有一腔室，腔室内安装有一活塞且活塞将腔室分为上小腔室和下大腔室，下大腔室内安装有弹性元件，弹性元件与活塞连接，上小腔室通过管路与液压筒上腔室连通。

2.如权利要求1所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，所述液压筒与外筒的内侧壁螺纹连接；

所述输水中间容器、输凝胶中间容器、真空泵通过一六通阀与岩心夹持器连接。

3.如权利要求2所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，所述真空泵与六通阀之间还连接有一缓冲容器；

所述外筒的侧壁上设置有围压注入口，围压泵与围压注入口连接的管道上安装有第一压力表和围压水路控制阀。

4.如权利要求2所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，所述液体容器与岩心夹持器连接的管路上安装有控压阀和出液口控制阀；

所述六通阀与岩心夹持器连接的管路上安装有第二压力表和进液口控制阀。

5.如权利要求3所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，所述驱替泵与输水中间容器、输凝胶中间容器连接的管路上分别安装有水路控制阀、凝胶路控制阀；

所述真空泵与缓冲容器连接的管路上安装有第三压力表。

6.如权利要求1所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置，其特征在于，所述液压提供装置、应变放大装置与液压筒上腔室连接的管路上设置有控制阀和压力显示表。

7.一种应用权利要求1-6任一项所述的压敏性多尺度水平缝综合调控模拟实验装置的实验方法，其中，所述输水中间容器、输凝胶中间容器、真空泵通过一六通阀与岩心夹持器连接，围压泵与围压注入口连接的管道上安装有第一压力表，所述六通阀与岩心夹持器连接的管路上安装有第二压力表；

所述实验方法包括以下步骤：

步骤一：浅层压敏性多尺度裂缝开度随注入强度变化规律评价实验

101、安装岩心：统一开度的多裂缝岩心由多块圆柱形开中孔岩心夹持等粒径固体颗粒组成，放入岩心夹持器，安装岩心夹持器；

102、实验装置检测：连接实验装置，检查各管线和阀门的气密性，各个装置是否运行正常，岩心夹持器是否完好、是否漏水；

103、多裂缝岩心预处理：开启围压泵加围压，液压提供装置向液压柱塞提供相应的上覆压力，上覆压力信号由压力显示表显示，将裂缝岩心模型抽真空，饱和模拟地层水，进行渗透率测试；

104、多裂缝岩心压敏性实验：对液压柱塞加上覆压力至设定值，启动驱替泵和输水中间容器，关闭输凝胶中间容器，向岩心夹持器输入模拟地层水对被测多裂缝岩心进行水驱动态模拟实验；水驱过程中，设定某一水驱速度，并调节岩心夹持器出液口压力，对应每一设定出液口压力条件下，对第二压力表实时所检测的水压进行连续观测，当第二压力表所检测水压数值保持稳定时，驱替达到稳定状态，记录此时第二压力表所检测水压数值以及液压柱塞的应变放大数据和岩心应变结果；后续通过调节岩心夹持器出液口的不同压力，重复上述过程，即可得到不同注入强度条件下多裂缝岩心压敏性试验数据；

步骤二：凝胶多轮次注入对多尺度水平裂缝封堵性能评价实验

201、安装岩心：多块圆柱形开中孔岩心之间分别夹持不同粒径的固体颗粒来表征不同开度的多尺度水平裂缝岩心，装入岩心夹持器，安装岩心夹持器；

202、实验装置检测：连接实验装置，检查各管线和阀门的气密性，各个装置是否运行正常，岩心夹持器是否完好、是否漏水；

203、多裂缝岩心预处理：开启围压泵加围压，液压提供装置向液压柱塞提供相应的上覆压力，上覆压力信号由压力显示表显示，将裂缝岩心模型抽真空，饱和模拟地层水，进行渗透率测试；

204、凝胶注入实验：开启围压泵加围压至第一压力表示数比预先设定驱替压力大0.5MPa；液压提供装置向液压柱塞提供相应的上覆压力，上覆压力信号由压力显示表显示；启动驱替泵和输凝胶中间容器，关闭输水中间容器，向岩心夹持器内输凝胶对饱和模拟地层水的多裂缝岩心进行凝胶注入实验；注凝胶压力应小于步骤一测得的岩心裂缝开度发生变化时的压力值至少0.5MPa，且凝胶注入过程中，分多个时间点对凝胶注入的相关参数分别进行记录，相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出水量、凝胶注入量、岩心夹持器入口压力值；凝胶注入完毕后，关闭驱替泵和输凝胶中间容器，进行裂缝模型中的凝胶候凝，候凝时间为凝胶的成胶时间；

205、水测渗透率实验：启动驱替泵和输水中间容器、关闭输凝胶中间容器，向岩心夹持器内输入模拟地层水对被测试多尺度水平裂缝岩心进行水驱动态模拟实验；水驱过程中，设定某一水驱速度，水驱压力应小于步骤一测得的岩心裂缝开度发生变化时的压力值至少0.5MPa，对第二压力表实时所检测的水压进行连续观测，当第二压力表所检测水压数值保持稳定时，则水驱动态模拟实验结束，通过计算可得到多尺度水平裂缝岩心的综合水测渗透率；

206、凝胶多轮次注入对多尺度裂缝封堵性能评价实验：重复步骤204和步骤205，凝胶注入压力应小于步骤一测得的岩心裂缝开度发生变化时的压力值至少0.5MPa，按步骤204进行凝胶封堵实验，设定凝胶注入体积为2PV，分多轮次注入，每轮次用量逐次递减；按照步骤205进行凝胶封堵后水驱实验，记录每次实验的凝胶注入量、凝胶注入压力，水驱稳定压力，继续重复步骤204和步骤205，直到达到设计轮次数，结束实验；

步骤三：数据处理

按照渗透率的计算方法，根据步骤104记录的数据计算出不同注入强度对应的裂缝与基质综合渗透率变化情况，结合液压柱塞获得的应变数据和应变放大装置获得的数据，得到裂缝开度与注入强度的敏感性关系；根据步骤206记录的数据得到凝胶多轮次封堵后的水驱注入压力变化规律。