[发明专利]一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台及实验方法

权利要求书

1.一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，包括：

携砂液配制部分，将支撑剂颗粒与压裂液混匀制得携砂液；

储层压裂模拟部分，模拟储层压裂的过程；

携砂液回收部分，通过过滤实现压裂液和支撑剂的分离；

扫描成像部分，对储层模型内部固体形态进行扫描；

控制与数据监测部分，实现各部分控制与数据监测；

所述储层压裂模拟部分包括注液压力室、储层模型、上压盘和下压盘，在所述注液压力室的上方安装轴向液压缸，所述储层模型设置于注液压力室的内部，所述上压盘、下压盘分别位于储层模型的上方和下方，所述储层模型中还设有圆形井孔，沿所述圆形井孔的径向开设有两条闭合的储层裂隙，垂直方向上储层裂隙贯穿储层模型的垂直剖面，水平方向上储层裂隙两端距离储层模型的边缘均有一段距离；

所述上压盘上开设圆形的注液孔，所述下压盘上开设圆形的出液孔，且所述注液孔、出液孔均与圆形井孔位于同一中轴线上，注液孔、出液孔和圆形井孔的截面半径均相同。

2.如权利要求1所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，所述携砂液配制部分包括混料箱、储液罐和电动搅拌器，在混料箱上开设一进砂口，带有容量刻度的储液罐倒置于混料箱的上方，电动搅拌器安装于混料箱的内部，支撑剂颗粒经进砂口加入混料箱，开启储液罐与混料箱相连接处设置的一号阀可将压裂液注入混料箱中。

3.如权利要求1所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，压裂液泵的进液端与混料箱的出口通过软管相连接，出液端上还设有二号阀，与二号阀相连的高压管线从轴向液压缸侧壁进入轴向液压缸的内部并与所述注液孔相连接，轴向液压缸通过高压管线与轴向液压泵相连，水平液压泵通过高压管线连接至注液压力室内部。

4.如权利要求3所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，所述注液压力室为圆柱形刚性容器，所述储层模型为圆柱形实体结构，所述上压盘、下压盘均为圆饼形刚性实体结构；所述上压盘、下压盘与储层模型之间接缝处均采用柔性材质的塑胶圆筒环绕密封。

5.如权利要求1所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，所述携砂液回收部分包括底座支架、出液管和压裂液回收箱，所述底座支架位于注液压力室的下方，所述出液管包括螺纹旋接在一起的出液管上节和出液管下节，出液管上节与下压盘上的出液孔相连，二者相连接处还设置三号阀，出液管下节底部的出液口与压裂液回收箱相连接；所述出液管下节的内部装有滤网，且滤网的孔径小于支撑剂颗粒的粒径。

6.如权利要求1所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，所述扫描成像部分包括探测器和四根立杆，探测器沿水平方向环绕注液压力室，探测器通过滑轮与四根立杆上的开设的轮槽配合，实现探测器的不同高度位置的上下移动。

7.如权利要求1所述的一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，其特征在于，所述控制与数据监测部分包括轴压传感器、围压传感器和计算机，轴压传感器设置于轴向液压缸内部，围压传感器设置于注液压力室内部，计算机操控压裂液泵、轴向液压泵、水平液压泵、轴压传感器、围压传感器和探测器。

8.一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验方法，采用如权利要求1-7中任意一项所述的实验台，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)应力加载

通过计算机操控轴向液压泵通过高压管向轴向液压缸注入液压油，控制水平液压泵向注液压力室注入液压油；

(2)携砂液配制

开启一号阀，将预存在储液罐中的压裂液样品注入混料箱中，由进砂口向混料箱中添加支撑剂颗粒，启动混料箱内部的电动搅拌器，将支撑剂和压裂液搅拌混合均匀，配制成携砂液；

(3)注液压裂

保持三号阀关闭，打开二号阀，启动压裂液泵，将混料箱中的携砂液注入储层模型的圆形井孔中，当圆形井孔内的流体压力升高至临界值后，圆形井孔两侧的储层裂隙会张开并沿着预设方向扩展，由此实现压裂过程中，储层裂隙起裂和裂隙扩展的模拟；同时，在该过程中，携砂液中的支撑剂会随流体一同进入储层裂隙内部并铺置于裂隙的内表面；

(4)携砂液排液回收

关闭二号阀，打开三号阀，在内部压力作用下，携砂液会从下压盘的出液孔排出并进入出液管，其中的压裂液会通过滤网流入压裂液回收箱，而支撑剂则会被滤网拦截并堆积在滤网上，待携砂液停止流出后，通过旋转螺纹拆掉出液管下节，取出内部堆积的支撑剂，洗净、烘干，进行称重；

(5)CT扫描和三维重建

根据精度要求，将储层模型由下至上划分为若干个竖向区间，通过计算机操控探测器，在每个区间节点处进行1次CT扫描，得到各节点处储层裂隙内部支撑剂分布的剖面图像；利用三维重建软件将各剖面图像进行三维重建，得到储层模型的储层裂隙内部支撑剂分布的空间形态图像。