[发明专利]一种不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统及方法

权利要求书

1.一种不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述大尺度压裂实验系统包括二氧化碳气源供给单元、柱塞泵注单元、三轴应力加载单元和主管线；所述主管线的一端连接二氧化碳气源供给单元，所述主管线的另一端连接三轴应力加载单元；其中，

所述主管线上设有支管线，所述二氧化碳气源供给单元和所述三轴应力加载单元均通过支管线连接所述柱塞泵注单元；

所述柱塞泵注单元包括柱塞泵和中间容器单元；

所述支管线包括第一支管线、第二支管线和第三支管线；

所述中间容器单元包括第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器；所述第一中间容器装配有第一控温设备；所述第二中间容器装配有第二控温设备；

所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的一端分别通过第一支管线、第二支管线和第三支管线连接主管线；所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的另一端均连接柱塞泵。

2.根据权利要求1所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述第一控温设备控制温度范围为-10～30℃；所述第二控温设备控制温度范围为室温～100℃。

3.根据权利要求1或2所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述二氧化碳气源供给单元包括二氧化碳气瓶和冷凝器；所述冷凝器的一端连接二氧化碳气瓶，所述冷凝器的另一端连接所述中间容器单元。

4.根据权利要求3所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述二氧化碳气瓶和所述冷凝器之间设有第一阀门。

5.根据权利要求4所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述第一支管线上设有第二阀门；所述第二支管线上设有第三阀门；所述第三支管线上设有第四阀门；所述第一中间容器与所述柱塞泵之间设有第五阀门；所述第二中间容器与所述柱塞泵之间设有第六阀门；所述第三中间容器与所述柱塞泵之间设有第七阀门。

6.根据权利要求1或2所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述柱塞泵注单元还包括空压设备和真空设备；所述空压设备和所述真空设备均设于所述中间容器单元和所述三轴应力加载单元之间。

7.根据权利要求6所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述支管线还包括第四支管线和第五支管线；所述空压设备和所述真空设备分别通过第四支管线和第五支管线连接主管线。

8.根据权利要求7所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述第四支管线上设有第八阀门；所述第五支管线上设有第九阀门。

9.根据权利要求1或2所述的不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验系统，其特征在于，所述三轴应力加载单元包括三轴应力加载框架和置于三轴应力加载框架中的样品。

10.一种不同流态二氧化碳注入条件下的大尺度压裂实验及压后裂缝形态诊断方法，其特征在于，所述大尺度压裂实验及压后裂缝形态诊断方法使用如权利要求1～9任一项所述的大尺度压裂实验系统，包括如下步骤：

1)样品准备：将样品置于三轴应力加载单元，加载三向应力；

2)水基压裂液准备：将水基压裂液注入第三中间容器；

3)二氧化碳流体准备：使用二氧化碳气源供给单元向第一中间容器提供二氧化碳流体，使用柱塞泵将第一中间容器中的二氧化碳流体泵入第二中间容器中；使用第一控温设备和第二控温设备分别控制第一中间容器和第二中间容器的温度，获得不同流态的二氧化碳流体；

4)压裂实验阶段：使用柱塞泵将第一中间容器和/或第二中间容器中不同流态的二氧化碳流体泵入三轴应力加载单元；

5)二氧化碳压裂裂缝形态诊断：二氧化碳流体泵入完毕后，使用柱塞泵将第三中间容器中的水基压裂液泵入三轴应力加载单元；取出样品，观察裂缝形态。