[发明专利]页岩气在水力支撑裂缝中渗流规律的试验测定装置和方法

说明书

本发明公开了一种页岩气在水力支撑裂缝中渗流规律的试验测定装置和方法，装置包括三轴岩芯夹持器、管路系统、渗流系统、压力系统、数据采集处理系统和开关阀门系统；方法包括如下步骤：制造含不同支撑剂粒径和数量的支撑裂缝；通过实施压裂液在支撑裂缝中渗流制造不同压裂压力、时间以及压裂液流速下的水力支撑裂缝；测定不同支撑条件和压裂条件的水力支撑裂缝的渗透率；通过对比测得的页岩气在不同水力支撑裂缝中的渗流曲线得出页岩气在不同水力支撑裂缝中的渗流规律以及水力支撑裂缝渗透性演化规律。本发明可以准确测定页岩气在水力裂缝中的渗流规律，操作简单，能较好地还原实际压裂储层的真实渗流情况，对页岩气藏的高效开发有着重要的意义。

技术领域

本发明涉及页岩气藏开发技术领域，特别是涉及一种页岩气在水力支撑裂缝中渗流规律的试验测定装置和方法。

背景技术

我国主要盆地和地区的页岩气可采资源量中值约为30万亿立方米，与美国页岩气可采资源量28万亿立方米大致相当，可见我国页岩气开发潜力巨大。由于我国页岩气储层致密，具有低孔、特低渗的物理特性，对储层的压裂改造是实现页岩气藏高效开发的前提。实践证明，支撑剂与水力压裂技术相结合的方式可以有效地增加储层裂缝网络并减弱裂缝的闭合程度，但也带来一系列新问题。一方面，水化作用影响水力裂缝壁面处页岩的弹性模量，继而影响水力裂缝渗透率的应力敏感性，而且压裂液并不能完全返排，滞留压裂液占据孔隙空间影响裂缝渗透性。另一方面，随着页岩气的开采，孔隙压力降低，有效应力增加，支撑剂可能发生破坏，导致水力支撑裂缝渗透性下降。因此，准确的描述页岩气在水力支撑裂缝中的渗流规律，揭示水力支撑裂缝的渗透性演化机理，对页岩气藏的高效开发至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩气在水力支撑裂缝中渗流规律的试验测定装置和方法，通过测定页岩气在水力支撑裂缝中的渗流特性并揭示水力支撑裂缝的渗透性演化规律，为研究人工水力压裂页岩气藏的渗透性演化规律提供理论和试验基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种页岩气在水力支撑裂缝中渗流规律的试验测定装置，包括：

三轴岩芯夹持器，所述三轴岩芯夹持器用于夹持含支撑裂缝的岩芯；

管路系统，所述管路系统包括位于所述三轴岩芯夹持器前侧的前侧管路系统和位于所述三轴岩芯夹持器后侧的后侧管路系统，所述前侧管路系统包括前侧主管路、前侧第一并联管路、前侧第二并联管路、前侧第三并联管路、前侧第四并联管路，所述前侧主管路的后端同时与所述前侧第一并联管路、所述前侧第二并联管路的前端相连，所述前侧第三并联管路的前端同时与所述前侧第一并联管路、所述前侧第二并联管路的后端相连，所述前侧第三并联管路的后端与所述三轴岩芯夹持器的进口相连，所述前侧第四并联管路的前端与所述前侧第三并联管路相连，所述后侧管路系统包括后侧主管路、后侧第一并联管路和后侧第二并联管路，所述后侧主管路的前端与所述三轴岩芯夹持器的出口相连，所述后侧主管路的后端同时与所述后侧第一并联管路、所述后侧第二并联管路相连，所述后侧第二并联管路的后端具有第一分支和第二分支；

渗流系统，所述渗流系统包括气源、压裂液储罐、返排压裂液回收罐、前滤网、后滤网、第一回压阀、压裂液回收罐、气体干燥剂容器、第二回压阀、滞留压裂液回收罐、抽真空机，所述气源设于所述前侧主管路上，所述压裂液储罐设于所述前侧第一并联管路上，所述返排压裂液回收罐设于所述前侧第四并联管路上，所述前滤网和所述后滤网均设于所述三轴岩芯夹持器内且位于岩芯的前后两侧，所述第一回压阀、所述压裂液回收罐由前至后设于所述后侧第一并联管路上，所述滞留压裂液回收罐、所述气体干燥剂容器、所述第二回压阀由前至后设于所述后侧第二并联管路上，所述抽真空机设于所述第一分支上；

压力系统，所述压力系统包括双缸柱塞泵、轴压泵、围压泵、第一回压泵和第二回压泵，所述双缸柱塞泵设于所述前侧主管路上且位于所述气源后侧，所述轴压泵和所述围压泵分别用于对所述岩芯施加轴压和围压，所述第一回压泵与所述第一回压阀相连，所述第二回压泵与所述第二回压阀相连；