[发明专利]粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置及方法，该装置由模拟井眼流动系统、模拟粗糙裂缝系统和数据采集系统组成，该方法包括：(1)将液相流体和固相颗粒添加到混合流体储存罐中，搅拌均匀；(2)将混合流体泵入到模拟井眼中；(3)从模拟井眼中流入到模拟粗糙裂缝中的混合流体进一步从末端出口处流出，经输送管道流回到混合流体储存罐，模拟粗糙裂缝中液固两相径向流动过程；(4)读取压力表和混合流体流量计数值，收集高清摄像资料并进行数据整理和分析；(5)观察不同条件下的粗糙裂缝液固两相径向流动情况，并对实验室结果进行分析对比。本发明能够为粗糙裂缝液固两相径向流动机理的研究提供更为准确可行的数据支撑和理论基础。

技术领域

本发明涉及油气开采室内实验装置研究领域，尤其涉及一种粗糙裂缝液固两相径向流动模拟实验装置及方法。

背景技术

随着勘探开发技术的提高，在世界油气资源中，裂缝性储层地质储量已经达到总的探明储量的50％以上，在我国裂缝性油气藏就有着广泛的分布，地层裂缝的研究日益受到重视。

裂缝性储层一般埋藏较深，裂缝分布复杂，使得储层地质条件复杂，给油气开采带来了许多问题。特别是在堵漏过程中，由于井下裂缝分布难以预测，同时裂缝空间分布复杂等原因，造成裂缝中堵漏剂等固相颗粒的运移情况复杂，使得堵漏效果评价困难。因此，在这种复杂条件下，固相颗粒在井下裂缝中的运移机理研究显得尤为重要。然而，目前关于井下裂缝液固两相流动的机理研究方面还存在很多问题：

(1)许多堵漏评价方法采用的平板裂缝与真实裂缝有很大的差别，平板裂缝往往没有考虑真实裂缝的空间形态特征；

(2)平行板流和井周裂缝的流动有着本质的区别，井周裂缝流体的流动方向往往是径向的，同时在平行板流动中，特别是湍流状态下，流体往往受到平行板边界阻流的影响；

(3)目前实验室通过采集裂缝岩样进行液固两相流动实验无法观测到裂缝内颗粒运移的具体情况，仅能通过流量等间接参数判定，无法对流动机理进行现象解释。

因此建立考虑真实裂缝空间形态特征，同时符合井周裂缝流体流动状态，以及规避平行板边界的影响，进一步能够做到裂缝流动可视化的实验装置，对于钻完井裂缝研究，尤其是裂缝性岩层漏失堵漏以及合理压裂液支撑剂方案设计等方面具有重大意义。

专利“一种井筒与地层裂缝耦合流动模拟实验装置及方法”(CN106640061A)用一组缝板连接模拟井筒和模拟地层，用于研究井筒和地层裂缝间的耦合流动机理，忽略了井周裂缝流体流动往往是径向流动，该装置无法模拟裂缝与井筒中流体的径向流动过程。

发明内容

本发明的目的在于提供粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置，该装置模拟粗糙裂缝中液固两相流径向流动过程，可以通过控制装置中液固两相比例、混合流体流速、模拟粗糙裂缝开度和粗糙度、模拟粗糙裂缝倾角等条件来研究不同情况下的裂缝空间径向流动机理。

本发明的另一个目的还在于提供利用上述装置对粗糙裂缝进行液固两相径向流动可视化模拟实验的方法，该方法原理可靠，操作简便，成本低，在实际运用中能够为粗糙裂缝液固两相径向流动机理的研究提供更为准确可行的数据支撑和理论基础。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置，包括模拟井眼流动系统、模拟粗糙裂缝系统和数据采集系统。

所述的模拟井眼流动系统包括模拟井眼、混合流体储存罐、电泵、变频器和控制井眼流动的多个阀门；电泵连接混合流体储存罐和模拟井眼入口端；所述混合流体储存罐中包含搅拌电机；所述变频器连接在电泵上，用以调节电泵的频率；所述控制井眼流动的多个阀门包括电泵和模拟井眼入口之间的液体调压阀和单向阀。