[发明专利]一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法

说明书

本发明公开一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法，包括螺旋式支撑剂输送装置、搅拌罐、螺杆泵、液体输送泵、压力计、支撑剂运移展布系统、旋流除砂器、废液回收桶、支撑剂回收桶、压裂液储罐；所述螺旋式支撑剂输送装置与搅拌罐连通，所述废液回收桶、压裂液储罐均通过液体输送泵与搅拌罐连通；所述搅拌罐底端通过螺杆泵与支撑剂运移展布系统连通。本发明通过设置计算机对含有液压槽的透明立体裂缝构件的精确控制，能够实现模拟在一定闭合压力下的携砂液铺置，此外透明立体裂缝构件能够在不发生损伤的条件下产生微小的形变，以此研究水力裂缝和天然裂缝所构成的缝网系统在张开和扩展阶段的携砂液铺置规律。

技术领域

本发明属于水力压裂技术领域，尤其涉及一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法。

背景技术

随着全球化的发展，受到国内外油气形势的影响，为保障国家能源安全，提升我国国内油气勘探开发力度，国家做出了增产油气的重要批示。水力压裂过程中，除了滑溜水之外，需要泵入大量的支撑剂用以支撑压开的裂缝。因此，如何更好地以接近地层情况来探究携砂液在压裂裂缝内的铺置情况具有重要意义。

然而，在现有的实验模拟技术中，仍然存在以下几点问题：(1)水力裂缝和天然裂缝的宽度虽然可以人工调整，但是其等同于在进行模拟实验前已经人为设定好，无法突出支撑剂在铺置过程中的宽度变化规律；(2)已有的装置中，模拟裂缝的两块玻璃板被人为固定，没有考虑人工裂缝和天然裂缝起裂时候存在裂缝闭合压力的情况，因此在进行实验时，裂缝处于张开状态，无法模拟在水力裂缝和天然裂缝开启并张开阶段的支撑剂铺砂分布；(3)支撑剂在运移铺置过程中会发生沉降作用，特别是采用滑溜水携砂时，支撑剂的沉降速度较快，从而导致裂缝的下部分宽度较上部分的宽度大，而已有的装置无法考虑该情况。综上所述，在现有的技术中，与真实的携砂液在裂缝中的输送情况相比较，仍存在较大的差距。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置及方法，本发明能够更加接近真实的情况来模拟携砂液的输送规律，本发明能够设置实现存在不同的水力裂缝和天然裂缝闭合压力，考虑裂缝张开过程以及支撑剂沉降作用分别引起的沿缝长和缝高方向裂缝宽度的变化，进而通过精确测量裂缝宽度，得到考虑闭合压力和裂缝张开下的携砂液在压裂裂缝内的输送规律。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种模拟压裂裂缝内携砂液输送实验装置，包括螺旋式支撑剂输送装置、搅拌罐、螺杆泵、液体输送泵、压力计、支撑剂运移展布系统、旋流除砂器、废液回收桶、支撑剂回收桶、压裂液储罐；

所述螺旋式支撑剂输送装置与搅拌罐连通，所述废液回收桶、压裂液储罐均通过液体输送泵与搅拌罐连通；所述搅拌罐底端通过螺杆泵与支撑剂运移展布系统连通；

所述支撑剂运移展布系统与旋流除砂器连通，所述旋流除砂器上端与废液回收桶连通，底端与支撑剂回收桶连通；

所述旋流除砂器与支撑剂运移展布系统之间设有流量计，所述压力计并联设置在支撑剂运移展布系统的两端；

所述支撑剂运移展布系统包括透明立体裂缝构件块和分别连接在透明立体裂缝构件块上、下两端的上盖板、下盖板；所述透明立体裂缝构件块内设有充满液压液的液压槽，所述透明立体裂缝构件块的左端设有主裂缝入口，右端设有主裂缝出口，上端设有天然裂缝出口。

进一步的技术方案是，所述支撑剂运移展布系统上设有液压控制装置。

进一步的技术方案是，所述主裂缝入口、主裂缝出口、天然裂缝出口处均设有橡胶，并在橡胶上开设三个孔眼。

进一步的技术方案是，所述流量计为电磁流量计。

进一步的技术方案是，所述搅拌罐内设有由搅拌电机带动的搅拌转轴，所述搅拌转轴上设有若干搅拌叶。

进一步的技术方案是，所述搅拌罐下方设有重量测试器。