[发明专利]一种三轴围压条件下的裂缝导流能力测试装置与方法

说明书

本发明涉及石油与天然气工程领域，特别是一种三轴围压条件下的裂缝导流能力测试装置，它包括主体单元、流体泵入及监测单元、位移监测单元、温度控制单元以及围压单元；主体单元包括轴向加载柱、三轴仪机架、上压头以及下压头；流体泵入及监测系统包括出液管线、流量监测装置、注液管线以及注液装置；位移监测系统包括轴向引伸计、固定螺栓等部件；温度控制系统包括加热件与温度控制器；围压系统包括围压油泵。本发明还公开了利用测试装置进行测试的方法，包括预制劈裂划痕、铺置支撑剂、密封岩样、岩样安装、实验操作以及结果优选。本发明的有益效果是：能够利用局部改造的三轴试验机简便快捷地完成支撑剂导流能力的测定。

技术领域

本发明涉及石油与天然气工程领域，特别是一种三轴围压条件下的裂缝导流能力测试装置与方法。

背景技术

随着我国能源的不断开发，常规油气资源开发殆尽，已不能满足国内能源需求。作为缓解国内油气供需压力的重要战略，以页岩气为代表的非常规油气资源已成为勘探开发的重点。

页岩气藏储层具有低孔、低渗的物性特征，需实施水力压裂改造，以形成大规模的裂缝网络带，为页岩气的充分流动提供通道，不然将无法获得理想的产量和采收率。

水力压裂追求的是在地层中形成与地层特性相适应、并具有一定导流能力的裂缝，支撑剂作为形成支撑裂缝的关键材料，在水力压裂中的作用尤为重要。支撑剂裂缝的导流能力是评价水力压裂裂缝效果的一项关键指标，因此不断研究完善支撑剂裂缝导流能力测试方法具有重要意义。

目前关于支撑剂裂缝导流能力的研究较为成熟，但是试样的加工制造过程过于复杂。申请公布号为CN 104295281 A的发明专利公布了一种页岩气藏复杂裂缝导流能力模拟实验方法，需要将岩石试样加工成两端半圆形的规则岩板以适应导流室规格进行导流能力测试；申请公布号为CN 108152184 A的发明专利也是需要完成一定程度的加工才能在支撑裂缝导流仪的导流室中进行实验；申请公布号为CN 106593429 B的发明专利则是需进行裂缝导流形态加工用以完成实验；申请公布号为CN 107806339 A的发明专利则是公布了一种压裂裂缝导流能力实验方法，需要根据压裂对象目标层位岩样的岩石力学性质参数选取3D打印材料，采用3D打印技术制作标定岩板。不论是试样的规整加工，还是使用3D打印技术完成试样的制作，无疑都拖长了测试的周期，不能适应现今快节奏的油气开采开发。

此外，申请公布号为CN 104747182 A的发明专利公布了一种裂缝导流能力测试方法，没有选用常规的导流室作为测试装置，而是根据裂缝类型以及裂缝宽度组合，制作导流槽模型来进行裂缝导流能力测试，在一定程度上加大了实验难度，不能够简便迅捷地完成测试。因此，现今急需一种简便快捷、实用有效的支撑剂裂缝导流能力测试方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种三轴围压条件下的裂缝导流能力测试装置与方法，用局部改造的三轴试验机就可以完成对于支撑剂裂缝导流能力的测试。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种三轴围压条件下的裂缝导流能力测试装置，包括主体单元、流体泵入及监测单元、位移监测单元、温度控制单元和围压单元，

所述主体单元包括三轴仪机架、轴向加载柱、上压头和下压头，所述轴向加载柱安装在三轴仪机架上，所述轴向加载柱的下端伸入三轴仪机架内，并在轴向加载柱的下端固定安装有上压头，所述三轴仪机架内侧底部固定安装有下压头，所述下压头位于上压头的正下方，岩样置于上压头与下压头之间，所述岩样内铺置有支撑剂，

所述流体泵入及监测单元包括注液装置、注液管线、出液管线和流量监测装置，所述注液装置与注液管线的一端连接，所述注液管线的另一端穿过下压头与岩样底部连接，所述流量监测装置与出液管线的一端连接，所述出液管线的另一端穿过上压头与岩样顶部连接，