[发明专利]一种可实时观测裂缝形态的疏松砂岩水力压裂模拟装置

说明书

本发明涉及一种可实时观测裂缝形态的疏松砂岩水力压裂模拟装置，包括底盘、外壁筒、法兰、透明平板、法兰外环、密封盖和顶部盖板；外壁筒位于底盘上；法兰安装在外壁筒内部，法兰的顶面放置岩心，岩心的顶面放置透明平板，透明平板套设在法兰外环中，外壁筒的顶部放置密封盖，密封盖的顶部放置顶部盖板，底盘通过螺栓拉紧顶部盖板；法兰、岩心、法兰外环与外壁筒之间形成环形空腔，外筒壁上设置有与环形空腔连通的注油孔，底盘上设置有与环形空腔连通的泄压孔，底盘上设置有与岩心所在位置连通的压裂液注入孔，法兰外环与岩心接触的一面设置凹槽，凹槽通过法兰外环内部的排气孔与连通器一端连接，连通器另一端与设置在底盘上的底部排气孔连接。

技术领域

本发明涉及一种可实时观测裂缝形态的疏松砂岩水力压裂模拟装置，属于油气开发技术领域。

背景技术

水力压裂是油气生产中的一种增产增注工艺措施。水力压裂自首次试验成功后,作为油气增产的主要措施之一已被广泛应用于现代石油工业中，对低渗油气藏的生产起了重要的作用。它利用高压、大排量泵组，把高粘性流体以大大超过地层吸收能力的排量注入井筒，在井底附近建立超高压，使地层破裂，随着压裂液继续注入，裂缝向前延伸，在造成具有一定长度、宽度裂缝后，泵入带有支撑剂的液体，造成具有一定长度、宽度及导流能力的支撑裂缝，使停泵后仍具有高流通能力，从而减少井底附近的渗流阻力，提高油气井产量或水井注入量。因此，水力压裂技术具有重要的工业价值和经济效益。

由于现场条件施工条件和地层条件的复杂多样，如果直接通过现场水力压裂来研究压裂过程中裂缝起裂和延伸的机理不仅费时费力还容易造成经济损失。如今研究水力压裂主要通过实验模拟装置和现场实践相结合。实验模拟装置主要分为真三轴水力压裂实验模拟装置和常规三轴水力压裂实验模拟装置。实验过程中通过改变不同的实验参数来研究裂缝起裂和延伸的规律和影响因素。然而，传统的实验装置由于设备的局限性，不能直接观察裂缝的形态只能通过CT扫描技术和声发射测试系统对实验中的裂缝进行实时分析或者在实验结束后对岩心进行切片处理观察实验结果。

CT扫描技术是计算机断层摄影技术(computed tomography)的简称，基本原理为当高度准直的X射线环绕物体某一部位作断面横扫时，部分光子被吸收，X射线强度因而衰减，未被吸收的X线光子穿透物体后，被检测器吸收然后经放大并转化为电子流，作为模拟信号输入电子计算机进行处理、运算，重建成图像。CT扫描技术虽然能够较好的还原裂缝的形态和实时监测，但是由于设备的昂贵，不利于大规模实验研究。

声发射测试系统基本原理就是由外部条件的作用而使物体产生并发射声信号，接收这些信号，加以处理，分析和研究，推断材料内部状态或缺陷性质和状态变化的信息。虽然声发射测试系统比CT扫描技术成本低廉，但是实验过程中容易受到外部杂音的干扰使扫描结果并不能准确的反应实验结果。

岩心切片研究只能在实验结束后对岩心进行切片处理来观察岩心中压裂液的滤失和裂缝规律，但在切片时容易造成岩心内部的破坏，这使得实验结果往往与真实的实验结果有较大的出入。

综上所述，利用现有的方法来研究水力压裂往往存在如下问题：1)利用CT扫描来观测往往使得实验成本过于昂贵；2)利用声发射测试系统不能保证测试数据的准确性；3)岩心切片处理不仅不能实现实时观测还不能保证切片后结果的准确性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种便于在水力压裂实验中直接观察实验结果的可实时观测裂缝形态的疏松砂岩水力压裂模拟装置。