[发明专利]一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置及方法

权利要求书

1.一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置，包括夹持器(1)，其特征在于：还包括平流泵(2)、入口流量计(3)、注入压力计(4)和注入旋塞阀(5)，所述平流泵(2)、入口流量计(3)、注入压力计(4)和注入旋塞阀(5)通过管道依次相连，所述夹持器(1)的顶端连接有活塞(6)，夹持器(1)的底端连接有固定法兰(7)，所述活塞(6)上设置有贯通活塞(6)并与夹持器(1)连通的流体进入接口(8)，注入旋塞阀(5)通过管道与流体进入接口(8)连接，所述夹持器(1)径向上开有流体流出接口(9)，流体流出接口(9)通过金属管线依次连接有流出旋塞阀(10)、流出流量计(11)、流出压力计(12)和流体计量天平(13)，所述活塞(6)上设置有机械加压件(14)，机械加压件(14)通过管道依次连接有第一压力计(15)、第一压力控制器(16)和加压泵(17)，所述夹持器(1)的上部开有围压加压口(18)，夹持器(1)的下部开有围压泄压口(19)，围压加压口(18)通过管道依次连接有加压控制旋塞阀(20)、围压压力计(21)、围压加压器(22)和第一泄压控制旋塞阀(23)，所述第一泄压控制旋塞阀(23)通过管道与围压泄压口(19)相连。

2.根据权利要求1所述的一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置，其特征在于：所述固定法兰(7)上开有轴向泄压口(24)，轴向泄压口(24)贯穿固定法兰(7)并与夹持器(1)连通，轴向泄压口(24)通过管道依次连接有第二泄压控制旋塞阀(25)、第二压力计(26)和第二压力控制器(27)。

3.根据权利要求1所述的一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置，其特征在于：所述流体流出接口(9)、流出旋塞阀(10)、流出流量计(11)、流出压力计(12)和流体计量天平(13)分别为四个，一个流体流出接口(9)通过金属管线依次与一个流出旋塞阀(10)、一个流出流量计(11)、一个流出压力计(12)和一个流体计量天平(13)连接形成一条径向流体能力测量线。

4.一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价方法，其特征在于，应用如权利要求1所述页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置，包括以下步骤：

a、将一块50-100mm高、直径为105mm的含层理缝页岩岩芯进行烘干；

b、在页岩岩芯中间钻直径为10mm，深度为20-50mm的孔道，并将页岩岩芯安放在夹持胶套中；

c、将夹持胶套放入所述页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置的夹持器(1)中，通过机械加压件(14)对活塞(6)加压，记录岩心轴向压力；

d、开启加压控制旋塞阀(20)，通过围压加压口(18)对夹持胶套进行加压，加压范围在10-20MPa，记录岩心径向压力；

e、向夹持器(1)内泵入流体；

f、开启流出旋塞阀(10)，待液体流出量稳定10min后，在不同三轴应力条件下进行测试并记录数据；

g、绘制出不同三轴应力条件下流体压力与时间关系图、流体流量与时间关系图、轴向应力与流体流量关系图和径向应力与流体流量关系图；

h、测试停止，取出岩芯，在层理缝中铺置支撑剂，支撑剂铺置量参照公式1；

其中，m为支撑剂铺置质量，单位g；ρ为支撑剂视密度，单位g/cm³；r为岩芯半径，单位cm；为层理缝平均支撑缝宽，单位cm；

i、将夹持胶套放入含支撑剂的页岩岩芯层理缝流动模拟评价装置中，通过机械加压件(14)对活塞(6)加压，并轴向固定加压3-5MPa，压实含支撑剂层理缝，重复上述步骤d-g。

5.根据权利要求4所述的一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价方法，其特征在于：所述步骤c中，通过机械加压件(14)对活塞(6)加压的加压范围为45-70MPa。

6.根据权利要求4所述的一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价方法，其特征在于：所述步骤e中，向夹持器(1)内泵入流体是指以1-10ml/min的流量速度泵入液体，以1-100ml/min的流量速度泵入气体。

7.根据权利要求4所述的一种页岩岩芯层理缝流动模拟评价方法，其特征在于：所述步骤f中，在不同三轴应力条件下进行测试并记录数据是指分别固定轴向压力48.3MPa、55.2MPa和62.1MPa，同时径向分别加压10.35MPa、13.80MPa和17.25MPa，并注入流量为4ml/min、6ml/min和8ml/min的液体进行层理缝页岩岩芯径向流动能力测试。