[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

说明书

本发明公开了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，涉及采矿及岩土工程技术领域，其中试验台包括：携砂液配制部分，模拟储层压裂的过程的储层压裂模拟部分，实现压裂液和支撑剂的分离携砂液回收部分，对储层模型内部固体形态进行扫描的扫描成像部分。本发明采用在储层模型中预设人造裂隙的方式，有效实现了实验中压裂裂隙起裂、扩展、闭合的过程，更加接近真实的储层压裂过程；采用CT扫描和三维重建技术，实现对压裂裂隙内支撑剂的传送和铺置特征的观测，并结合对返排液中支撑剂质量的测定，实现对压裂液携砂性能和压裂后出砂量的综合分析。

技术领域

本发明涉及采矿及岩土工程技术领域，尤其涉及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。

背景技术

目前，非常规天然气储层水力压裂过程中，支撑剂是重要的技术组成部分。通过在压裂液中预先掺入一定量的支撑剂，再向井筒注入压裂液，并在高压作用下促使储层破裂产生裂隙后，支撑剂会伴随压裂液一并进入裂隙内部。压裂施工结束后，在大量支撑剂颗粒的支撑作用下，裂隙便可以维持一定的开度，由此确保了天然气流动孔道的畅通，有效提高生产效果。因而，能否最大限度地将支撑剂传送至裂隙内部，达到均匀分布的效果，并尽量减少压裂后的返砂率，将直接影响压裂裂隙最终的开度，进而影响天然气流动性和最终的产量。因此，支撑剂伴随压裂液在储层裂隙中的传送是油气工程技术领域长期关注的科学问题。

为了研究压裂液在储层裂隙内部的流动和支撑剂的传送，通常采用两块平行玻璃板来模拟一组平行的储层裂隙，通过注入携砂液观测支撑剂在平行玻璃板间的运移和沉降，然而，该方法很大的局限性在于：根本无法全程模拟压裂裂缝的起裂和闭合过程，因此，支撑剂的运移和分布特征必然与真实的过程存在较大的偏差。另有采用真实岩样进行压裂实验的研究，由于岩体力学结构的复杂性和多样性，无法进行可重复的裂隙起裂和扩展模拟过程，因此无法对多组实验结果作统一和有效的对比分析。

开发一种储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的模拟实验台，克服现有研究手段的局限性，实现对裂隙内支撑剂输送与铺置特征的有效观测和分析，成为急需解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的无法重复模拟压裂裂缝的起裂和闭合的技术问题，本发明公开了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。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种模拟储层压裂裂隙内支撑剂输送与铺置的实验台，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。

作为本发明的进一步优选，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。

作为本发明的进一步优选，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，即，储层裂隙垂直方向上完全贯穿储层模型，而在水平方向上并未完全贯穿储层模型。