[发明专利]一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置

说明书

一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置，属于油气田开发领域，装置包括压裂液注入装置、模拟裂缝装置、缝口注排切换装置、油水混合物注入装置。所述模拟裂缝装置由第一透明平行板、第二透明平行板、液压加压装置组成，所述第一透明平行板、第二透明平行板材料为高强度帕姆板，可承受100‑200MPa压力。模拟裂缝装置两侧缝口分别装有缝口注排切换装置，缝口注排切换装置实现支撑剂铺置流程和压后生产流程的切换，本装置可实现考虑支撑剂运移铺置和真实裂缝闭合压力的支撑剂层内油水两相流动的可视化研究，可为压裂参数优化和压裂材料优选提供理论依据。

技术领域

本发明属于油气田开发技术研究领域，具体涉及一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置。

背景技术

随着老油田进入高含水、产量递减阶段，为保证国家能源安全，需要针对老油田进行稳产并动用致密油气和页岩油气等超低渗油气藏。老油田的稳产需要使用水力压裂技术并控制采出液的含水率；超低渗油藏的孔隙度和渗透率低，需要进行大规模的水力压裂在储层中形成缝网增加有效渗流面积。目前水力压裂关键问题之一是压裂有效期的问题，一次压裂施工能够实现更长的有效期，减少压裂施工的次数，就能在保证油气产量的同时大幅减少压裂施工的成本。控制采出液含水率的关键问题之一在于控制地层中水相的流动，增加油相的流动。

支撑剂对裂缝的支撑情况是决定压裂效果和有效期的关键因素。裂缝的支撑情况受压裂过程中支撑剂运移的影响，同时还受裂缝闭合后支撑剂破碎率的影响。另外目前广泛应用的具有“透油阻水”等特殊功能的支撑剂则会影响采出液的含水率。

系统地研究压裂过程及后期生产过程中支撑剂对裂缝的支撑情况，明确不同施工参数对支撑剂运移铺置的影响；明晰油水两相在支撑剂层中的流动情况，才能对施工参数进行优化，优选出与地层采出液适配的“透油阻水”支撑剂，得到最优的裂缝支撑效果，降低采出液的含水率，提高油井产量。

目前研究压裂过程中支撑剂运移的实验方法主要是通过可视化平行板支撑剂运移装置。通过在可视化的平行板中模拟压裂液注入，观察支撑剂在裂缝中的运移铺置情况。相关专利考虑了裂缝闭合压力和裂缝壁面的粗糙等情况，但未给出装置的承压范围及承压的平行板材料。实际压裂过程中裂缝的闭合压力很大，可达60MPa以上，常规的平行板透明材料主要以有机玻璃和钢化玻璃为主，耐压不高，部分装置所使用的蓝宝石板由于成本和做工的限制尺寸较小，部分装置所使用的PC阳光板的承压能力有限，且硬度不够，施加大的压力会造成变形，支撑剂的嵌入严重。由于无法达到真实裂缝的闭合压力，就无法对支撑剂的破碎及支撑性能进行评价，就无法开展油水两相流动的可视化研究。

对于压裂后生产过程中支撑剂层中的油水两相流动的研究方面，目前主要采用API导流仪及其改进装置，该装置不能实现可视化，并且支撑剂是实验前人为预制的，无法模拟支撑剂的铺置过程。仪器模拟的裂缝面积小且为水平放置，所研究的结果与目前大规模体积压裂所形成的的垂直缝相差较大，无法就重力分异对支撑剂层内油水两相流动的影响进行研究。

本发明使用最大承压可达200MPa的帕姆板制作平行板裂缝装置，能够对模拟裂缝内的支撑剂施加与实际裂缝闭合压力相同的压力。通过在垂直的模拟裂缝的支撑剂层中注入油水混合物，实现可以考虑重力分异的支撑剂层内油水两相流动研究。

发明内容

本发明涉及一种考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置，旨在解决目前可视化支撑剂运移铺置装置受平行板材料限制对模拟裂缝内部支撑剂层所施加闭合压力达不到实际裂缝闭合压力水平，无法有效可视化模拟裂缝支撑剂层内油水混合物流动的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：考虑真实裂缝闭合压力的可视化支撑剂铺置及压后生产模拟装置，包括压裂液注入装置、模拟裂缝装置、缝口注排切换装置、油水混合物注入装置，其特征在于：