[发明专利]一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置及方法

说明书

本发明属于非常规天然气开发实验技术领域，公开了一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置，包括气源系统、原位环境模拟系统和脉冲测试系统，原位环境模拟系统用于为岩芯试件提供模拟真实地层温度及应力状态的实验环境，气源系统用于向原位环境模拟系统提供测试气源，并为压裂岩芯试件提供气源，脉冲测试系统用于对岩芯试件进行脉冲测试，以获取渗透率。其实现了模拟地层条件下的超临界二氧化碳定向压裂页岩实验，同时能原位测试压裂前后的岩芯（轴向及径向）渗透率，相对于传统实验方法和实验设备具有智能化、操作方便等优点，并且通过原位环境模拟系统更为逼真的模拟了现场工作条件，从而使测量结果更为真实、准确。

技术领域

本发明属于非常规天然气开发实验技术领域，尤其涉及一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置及方法。

背景技术

页岩气在我国有着巨大的开发前景，然而常规的水压致裂对于很多页岩气储层开采效果并不理想，超临界CO₂压裂技术能够克服常规水压致裂的诸多缺点，具有较好的应用前景，进一步地，通过页岩钻孔径向预制裂缝定向压裂技术可控制裂缝按照预定的方向起裂和扩展以达到储层特定区域的增透效果。然而，现有定向压裂技术主要采用水力压裂技术，超临界二氧化碳定向压裂技术对页岩储层的增透机理及效果尚不清楚；另一方面，在地层条件下，现有的试验装置无法同时准确地的进行超临界二氧化碳定向压裂实验和定向压裂前后渗透率测试。

因此，为了实现地层条件下超临界二氧化碳定向压裂实验和定向压裂前后渗透率测试，研发一种超临界二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置及方法是十分必要的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置及方法，其同时能原位测试压裂前后的岩芯（轴向及径向）渗透率，具有智能化、操作方便等优点，并更为逼真的模拟了现场工作条件，从而使测量结果更为真实、准确。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置，包括气源系统、原位环境模拟系统和脉冲测试系统，

所述原位环境模拟系统用于为岩芯试件提供模拟真实地层温度及应力状态的实验环境，所述气源系统用于向所述原位环境模拟系统提供测试气源，并为压裂所述岩芯试件提供气源，所述脉冲测试系统用于对所述岩芯试件进行脉冲测试，以获取渗透率。

作为一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置的优选技术方案，所述气源系统包括二氧化碳气源、气源减压器、气动增压器、空气压缩机、增压端压力传感器、高压高速电动液压泵、第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器；

所述二氧化碳气源与所述气源减压器连接，所述气源减压器与所述气动增压器连接，所述气动增压器与所述空气压缩机连接，所述气动增压器的输出端设置有第一连接管，第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器均与所述第一连接管相连接，且并联设置，所述第一连接管上设置有第一截止阀，所述第一截止阀位于第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器之间。

作为一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置的优选技术方案，第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器均与所述高压高速电动液压泵连接，所述增压端压力传感器与所述高压高速电动液压泵连接，第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器均通过第二截止阀与外界环境连接，

作为一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置的优选技术方案，所述原位环境模拟系统包括岩芯夹持器、恒温水浴槽、液压泵、第一压力传感器、第一温度传感器、温控器和岩芯温度传感器；

第一活塞式耐高压中间容器和第二活塞式耐高压中间容器均通过盘管连接于所述岩芯夹持器的入口端，第一活塞式耐高压中间容器、第二活塞式耐高压中间容器、所述岩芯夹持器均设置在所述恒温水浴槽内；