[发明专利]一种致密气藏压裂液可视化动态滤失及排采模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种致密气藏压裂液可视化动态滤失及排采模拟装置及方法。所述模拟装置包括裂缝发育岩心可视化夹持器、裂缝形态控制器、滤液采集及压后排采模拟器；裂缝发育岩心可视化夹持器内设有方形岩心，岩心中有岩心裂缝；裂缝发育岩心可视化夹持器上下两侧设有可视化窗；裂缝形态控制器包括裂缝控制旋进杆、滤液收集垫块；滤液采集及压后排采模拟器包括滤液采集、压后排采模拟两部分，均通过气液流通管路与裂缝控制旋进杆中心滤出液导管相连。本发明模拟装置可调控真实裂缝的角度和开度，有助于研究页岩气、煤层气等非常规致密气藏储层裂缝动态滤失规律；模拟长周期排采过程，有助于研究页岩气、煤层气等非常规致密气藏实施压裂措施后的排采开发规律。

技术领域

本发明涉及一种致密气藏压裂液可视化动态滤失及排采模拟装置及模拟方法，属于页岩气、煤层气等致密气藏增产改造、排采的技术领域。

背景技术

全球致密气藏储量丰富，开发规模不断扩大。页岩气藏、煤层气藏等作为致密气藏的重要类型，发展利用迅速，在全球油气产量中的作用和地位不断提升。但致密气藏具有低孔低渗、天然裂缝不发育、气相渗流阻力大等特点，决定了压裂增产改造是这类致密气藏高效开发的必然选择。随着压裂技术的不断发展，采用大规模压裂技术在致密气藏储层中形成复杂体积裂缝，可以大幅度提高储层整体渗透率和油气资源的动用程度，提高页岩气及煤层气的产量。然而，由于裂缝形态复杂多变等原因，压裂液在地层中的滤失规律不明确。另一方面，压裂液的滤失对地层的伤害严重，如美国页岩气井压裂过程中，单口井用水量约为10³～10⁵t量级，其中25％～90％滞留于地层，对地层造成严重伤害。这些原因都导致非常规致密气排采方案优化困难。

传统的滤失仪在静态下测量压裂液的滤失量，与压裂液在压裂现场真实裂缝中的滤失规律相差较大。如中国专利文件CN104502552B(申请号：201510034051.0)公开了一种高温高压泡沫静态滤失仪，该滤失仪能够测量高温高压状态下泡沫压裂液的静态滤失量。然而，泡沫压裂液存在液相和气相，在静态下不稳定容易发生气液分离，很难在静态下模拟，测量结果不准确。因此静态滤失仪难以准确评价泡沫压裂液在地层中的滤失规律。近年来，研究人员研制的动态滤失仪实现了压裂液的动态滤失模拟，然而却存在三个弊端。第一，现有的动态滤失装置尚不能准确模拟真实裂缝，模拟的裂缝和真实裂缝壁面的粗糙度差异很大，且真实裂缝有不同的角度和开度；第二，现有的动态滤失装置未考虑压裂液动态滤失后的长周期排采的模拟，因此难以对后续排采方案进行优化。第三，传统的动态滤失仪未实现裂缝中压裂液流动状态及滤饼形成情况的可视化观测，因此无法掌握裂缝处的实时信息，不利于压裂液动态滤失规律的研究。如Journal of Industrial and EngineeringChemistry期刊2017年第45卷中，记载了吕其超等人发表的《Silica nanoparticles as ahigh-performance filtrate reducer for foam fluid in porous media》一文，文章中报道了一种压裂液动态滤失及岩心伤害测试装置，并介绍了该装置的工作方法。该装置利用柱状岩心与装置间缝隙模拟裂缝，实现压裂液的动态滤失及岩心伤害测试。虽然实现了压裂液动态滤失的测试，但该装置中的裂缝与致密气藏真实裂缝形态差别较大，无法准确反映真实裂缝中压裂液的动态滤失规律，且未考虑压裂液滤失后长周期的排采。压裂液的滤失规律受压裂液在裂缝中的流动速度、裂缝表面的粗糙度、裂缝开度及裂缝角度等多因素影响。因此，模拟压裂液在真实裂缝中的动态滤失、致密气储层实施压裂措施后的长周期排采并实现可视化监测，对研究压裂液的动态滤失规律和排采方案优化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种致密气藏压裂液可视化动态滤失及排采模拟装置及模拟方法，所述模拟装置克服了现有装置难以模拟致密气藏压裂储层真实裂缝压裂液动态滤失、长周期排采的不足，采用由拉伸等方式破坏产生的真实裂缝，并实现了真实裂缝角度和开度的控制、模拟过程中裂缝的可视化，能够在高温高压条件下研究致密气藏真实裂缝压裂液动态滤失及长周期排采规律。