[发明专利]高颗粒浓度实验条件下的缝内支撑剂运动轨迹追踪方法

说明书

本发明公开了一种高颗粒浓度实验条件下的缝内支撑剂运动轨迹追踪方法，包括以下步骤：S1：制作染色支撑剂，将其视为示踪粒子；S2：将染色支撑剂一定比例与常规支撑剂均匀混合后配置携砂液，进行支撑剂输送物理模拟实验；S3：利用高速摄像机获取实验过程中示踪粒子在的运动状态，并利用图像处理软件对视频进行定时间间隔截取图片；S4：对支撑剂示踪颗粒进行二次着色，并利用计算机程序对所截取图片中的示踪粒子进行识别；S5：利用计算机程序对识别后的示踪粒子进行速度计算与轨迹追踪。本发明提供的方法能够准确识别追踪高浓度条件下的支撑剂颗粒的运移轨迹，方便研究水力压裂过程中的所有支撑剂运移机理，对指导水力压裂施工有着重大意义。

技术领域

本发明涉及水力压裂物理模拟实验中支撑剂输送实验的技术领域，特别涉及高颗粒浓度实验条件下的缝内支撑剂运动轨迹追踪方法。

背景技术

水力压裂是开发非常规油气(致密气、页岩气)的必要手段，其原理是利用高压泵组，将压裂液泵注入地层，在超过地层破裂压力时压开油气储层，从而释放油气产能，达到增产效果，提高油气采收率。而在压开储层后，会向地层注入支撑剂颗粒以保持所压开的裂缝在地面停泵发生闭合时仍然能够保持一定的开度，从而使地层保持一定的导流能力。因此，支撑剂颗粒在裂缝中的运移位置将会极大的影响最终的增产效果，研究支撑剂在缝内的运移规律对于指导水力压裂施工有着较大意义。

现有研究支撑剂颗粒运移的方法中，大多是利用大型物模实验定性研究支撑剂铺置形态等宏观现象，而没有对支撑剂在实验过程中的运移状态进行测试分析，不能从微观运移机理对支撑剂运移进行充分分析。而颗粒追踪技术已经在多种多相流流体实验中进行了应用，其中应用较多的是PIV与PTV方法，但是其适用范围为低于8％的低浓度颗粒条件下的流场测试，而实际生产过程中支撑剂浓度大多在20％-40％，远高于两种技术的测量范围，直接采用粒子图像测速法很难识别追踪支撑剂颗粒。高浓度(浓度大于等于15％)条件下，支撑剂颗粒相互作用增强，会在进行追踪时产生对颗粒遮挡，支撑剂颗粒示踪过程会产生较严重的影响，因此导致识别过程中会出现颗粒遗失，丢失大量流场信息，难以实现高浓度条件下的支撑剂颗粒追踪。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种能够准确识别追踪染色支撑剂颗粒的运移轨迹，方便研究水力压裂过程中的所有支撑剂运移机理的高颗粒浓度实验条件下的缝内支撑剂运动轨迹追踪方法。

本发明的技术方案如下：

一种高颗粒浓度实验条件下的缝内支撑剂运动轨迹追踪方法，包括以下步骤：

S1：制作染色支撑剂，将其视为示踪粒子，具体包括以下子步骤：S11：根据实验支撑剂浓度与液量进行需要染色的支撑剂颗粒量的确定，将染色支撑剂总量控制在总支撑剂颗粒量的5％；S12：利用清水清洗待染色支撑剂，待清洗完成后进行烘干备用；S13：将清洗后的支撑剂与染色剂混合并进行充分搅拌染色，其中，染色浓度控制在25％；S14：将染色后的支撑剂颗粒放入烘箱中，进行70℃、12h的烘干；S15：将烘干后的支撑剂取出，初步破碎后加水浸泡，用研磨机研磨将支撑剂逐颗分散；S16：将分散后的染色支撑剂自然风干备用。

优选的，染色时采用绿色荧光反光油漆进行染色。

S2：将染色支撑剂伴注到携砂液中混合均匀，进行支撑剂输送物理模拟实验，携砂液配置时，先将染色支撑剂与常规未染色支撑剂充分混合后再将其伴注到携砂液中混合均匀；进行支撑剂输送物理模拟实验时，在实验装置中的可视化平板前采用灯光照射所述可视化平板，增大染色支撑剂对比度，便于后期图像处理。

优选的，在所述可视化平板前1m处进行灯光照射。

优选的，所述灯光为自上而下地照射所述可视化平板。

优选的，所述灯光采用光照强度2660流明、200w的灯进行照射。