[实用新型]树枝状多裂缝内流动模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水力压裂过程中模拟装置技术领域，具体涉及一种树 枝状多裂缝内流动模拟实验装置。

背景技术

致密油气储层(致密砂岩储层、页岩油气储层)孔隙度、渗透率低， 常规开发手段无法实现其商业化开发。大型体积压裂可以形成由多裂缝组 成，如“树枝状”主裂缝+分支裂缝分布模式的复杂改造裂缝网络，提高高 效油气流通通道，同时增大储层改造体积，为该类油气储层商业化开发提 供必要条件。然而主裂缝与分支裂缝缝宽差异、二者夹角差异等均会影响 缝内支撑剂运移模式，决定了体积压裂后裂缝网络导流能力。因此，探索 “树枝状”主裂缝+分支裂缝分布模式下的支撑剂运移机理，优选液体、支 撑剂及施工参数组合，对于实现致密储层高效体积压力有重要的意义。现 有技术对于多裂缝内支撑剂流动模拟实验装置，明显存在以下的不足与缺 点：不能模拟“树枝状”主裂缝+分支裂缝分布模式内支撑剂运移；连续混 配系统不能实现智能定量加砂模拟；同时主裂缝与分支裂缝间的夹角固定， 不能保证密封性的任意调整。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型是提供一种结构简单、操作简便 安全且适用性强的树枝状多裂缝内流动模拟实验装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种树枝状多裂缝内流动模拟实 验装置，包括液固两相连续混配系统、树枝状多裂缝模拟系统和连接在液 固两相连续混配系统与树枝状多裂缝模拟系统之间的泵注系统和闭合管理 系统，所述树枝状多裂缝模拟系统包括模拟井筒、主裂缝、分支裂缝、密 封流动换向阀和模拟出口，所述主裂缝和分支裂缝通过密封流动换向阀成 树枝状连接，所述模拟出口设置在模拟井筒上，还在所述树枝状多裂缝模 拟系统上设有控制器和与所述控制器相连接的数据采集器，所述液固两相 连接混配系统包括搅拌装置、与所述搅拌装置相连接的自动加砂装置、与 所述搅拌装置相连接的加热装置，所述泵注系统、闭合管理系统分别与所 述搅拌装置与模拟井筒之间。

所述闭合管理系统包括废液处理器、废液回收器和处理后输送泵，所 述废液处理器的输入端通过废液回收器与所述模拟出口相连接，所述废液 处理器的输出端通过处理后输送泵与搅拌装置相连接。

所述泵注系统包括泵注器、流量计和动力自动阀门，所述泵注器的输 出端通过流量计与所述模拟井筒相连通，所述泵注器的输入端与搅拌装置 相连通，所述动力自动阀门分别设置在泵注器的输入口、输出口处。

在所述模拟井筒、主裂缝和分支裂缝上均设有压力传感器、温度传感 器和流量传感器，所述数据采集器与所述压力传感器、温度传感器和流量 传感器相连接。

在所述搅拌装置与所述加热装置之间设有温控装置。

在所述主裂缝与分支裂缝之间设有夹角调节器，所述夹角调节器的调 节角度为5～90°。

所述主裂缝与分支裂缝的均采用宽度为4-10mm的调节型裂缝。

所述搅拌装置内设有多层搅拌叶片。

其试验步骤包括：

①基础参数设定，结合体积压裂泵注程序的液体、支撑剂类型及施工 排量，借助控制器及数据采集器，进行实验排量、智能加砂装置频率与周 期、温控系统温度调节；

②前置液段塞模拟，按照①中实验参数设定结果，自动加入降阻剂及 清水，在液固两相连续混配系统中，边搅拌边泵注，充满树枝状多裂缝模 拟系统；

③携砂液段塞模拟，前置液阶段后，按照①中实验参数设定结果，自 动加入降阻剂、清水、支撑剂，在液固两相连续混配系统中，边搅拌边泵 注，携砂液进入树枝状多裂缝模拟系统，支撑剂沉降形成砂堤；

④滑溜水段塞模拟，按照①中实验参数设定结果，自动加入降阻剂及 清水，在液固两相连续混配系统中，边搅拌边泵注，冲洗树枝状多裂缝模 拟系统内的砂堤；

⑤根据实验方案及模拟段塞数，重复(③～④)步，直至顶替阶段；

⑥数据采集，实验过程中控制器及数据采集器完成压力、温度、流量 及视频实时采集与存储；

⑦借助可视化流动模拟数据分析及注入参数优化系统软件，对⑥采集 的数据进行分析，获取不同实验参数下“树枝状”多裂缝内砂堤分布函数、 裂缝支撑面积及裂缝内等效渗透率；

⑧根据实验方案不同，重复①～⑦步骤，以裂缝内等效渗透率为优选目 标，实现致密储层体积压裂施工参数、支撑剂、液体优选。