[发明专利]一种一体式支撑剂平板输送实验装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体式支撑剂平板输送实验装置及其制备方法，所述实验装置包括一条主人工裂缝单元、多条次人工裂缝单元与裂缝滤失单元。所述人工裂缝单元由有机玻璃平板构成，所述有机玻璃平板为一体式结构，表面凹凸不平，呈连续、整体、多分支状空间形态。该装置充分考虑了次人工裂缝数量与角度、裂缝壁面粗糙度、缝宽变化、压裂液滤失等因素，更加真实地模拟了地下复杂裂缝的形态。本发明还公开了一种一体式支撑剂平板输送实验装置的制备方法，该方法加工过程简单，一体式的设计避免了多个裂缝平板之间的安装拆卸，实验操作更加方便快捷。

技术领域

本发明属于石油开采中的水力压裂领域，尤其涉及一种一体式支撑剂平板输送实验装置及其制备方法。

背景技术

水力压裂是低孔低渗和非常油气资源重要的增产改造手段。支撑剂在水力裂缝中的有效铺置，是决定复杂裂缝导流能力和压裂改造增产效果的关键因素之一。因此，科学揭示支撑剂在复杂裂缝中的沉降规律和铺置情况对水力压裂的成功有着重要作用。

目前研究压裂支撑剂在缝内输运和铺置规律的室内实验主要通过支撑剂平板输送装置实现。为了更准确地模拟现场复杂裂缝的特征，分析支撑剂在复杂裂缝中的运移规律，众多科研工作者在有机玻璃板可视化平板装置的基础上，对其进行了改进，包括：模拟多角度缝网平板(中国专利申请CN204730997U，一种模拟多角度缝网支撑剂沉降规律装置)、考虑压裂液滤失(中国专利申请CN110987636B，模拟天然裂缝滤失对支撑剂铺置影响的平板及实验装置)、采用岩板引入壁面粗糙度(中国专利申请CN210460632U，一种考虑压裂液滤失与壁面粗糙度的铺砂装置)等因素。然而，现有的装置主要是针对以上某一个方面进行改进，无法涵盖以上的全部因素。而且考虑的因素一旦变多，平板安装拆卸复杂的问题也随之而来。本发明从有机玻璃的制备方法入手，综合考虑分支缝、变缝宽、粗糙壁面、压裂液滤失等因素，制备一体式支撑剂平板输送实验装置，从而为更加准确研究支撑剂在裂缝中的铺置规律奠定了实验基础。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种一体式支撑剂平板输送实验装置及其制备方法。通过该方法制备得到的平板装置，具有一体式的结构，其空间分布和表面粗糙度更加贴近于地下裂缝的真实形态，可实现各种岩性地层压裂后的支撑剂平板输运实验，为压裂施工参数设计与支撑剂优选提供了更准确的实验平台。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种一体式支撑剂平板输送实验装置，包括一条主人工裂缝单元、多条次人工裂缝单元、裂缝滤失单元；所述主人工裂缝和次人工裂缝单元由有机玻璃平板构成，所述有机玻璃平板为一体式结构，呈现连续、整体、多分支状空间形态；所述裂缝滤失单元由均匀分布在有机玻璃平板上的滤失孔组成。

所述主人工裂缝单元的裂缝起始端上方设有进液口，裂缝末端设有排液口。

所述主人工裂缝单元之间的缝宽随着沿排液口的方向减小。

所述次人工裂缝单元之间的缝宽随着远离主人工裂缝单元的方向减小。

所述有机玻璃平板内的表面呈现凹凸不平的粗糙度。

所述裂缝滤失单元中的滤失孔孔眼直径为1-3mm。

所述滤失孔还带有两层交错设置的不锈钢滤网。

所述滤网的网眼直径为0.1-0.8mm。

本发明还提供一种一体式支撑剂平板输送实验装置的制备方法，包括以下步骤：

S1：依据压裂软件模拟出的裂缝形态，设计并准备一体式支撑剂平板输送实验装置所需要的模具；

S2：在烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯单体与占单体质量0.1-0.5％的引发剂，磁力搅拌使之溶解，将体系温度升至80-90℃，观察体系黏度增加呈胶状后，停止加热，迅速冷却至室温后得到预聚体；