[发明专利]测试低浓度支撑剂导流能力的系统和方法

说明书

本发明公开了一种测试低浓度支撑剂导流能力的系统和方法，属于支撑剂导流能力测试技术领域。其技术方案为：包括将支撑剂放入端面为弓形的上、下岩心中，再用一侧带滤网的垫块和热缩套封装模拟支撑裂缝；优选高压岩心夹持器、带蜗轮蜗杆省力传动系统的高压围压泵以及合适量程的压差传感器，组配测试流程；向支撑裂缝模型注入测试流体，获取设定的闭合压力下流体流动压差和流量参数，计算支撑裂缝导流能力；基于等价体积计算支撑裂缝开度。本发明不仅弥补了现有支撑剂导流能力测试系统和方法的测试局限性，同时拓宽了测试界限，降低了测试装置的配置难度，更重要的是大大降低了测试成本。

技术领域

本发明涉及支撑剂导流能力测试技术领域，具体涉及一种测试低浓度支撑剂导流能力的系统和方法。

背景技术

支撑剂是压裂施工的关键材料，用于支撑裂缝，防止裂缝闭合，保持裂缝的高导流能力。支撑剂导流能力测试是评价支撑剂性能，优化支撑剂应用方案，认识和理解油藏条件下支撑剂导流能力变化规律的主要途径。随着支撑剂技术的不断发展，支撑剂不仅可以有效支撑人工压裂主裂缝，也可进入次生裂缝和天然微裂缝中产生支撑。主裂缝和其他裂缝支撑剂铺置状态的区别在于：主裂缝中支撑剂粒径大、铺置浓度高；次生裂缝和微裂缝中支撑剂粒径小、铺置浓度低。为了更好地认识和理解次生裂缝和微裂缝中支撑剂导流能力，开展低浓度支撑剂导流能力测试方法的研究具有重要意义，其中低浓度支撑剂的浓度范围为充填厚度≤2mm所对应的铺砂浓度，即0.2ρ_vg/cm²，ρ_v为体积密度，g/cm³。

当前情况下，关于导流能力的测试方法主要有2种，一是以推荐的标准导流室为支撑裂缝模拟主体的测试法：标准导流室是SY/T6302-2019行业标准推荐的一种模拟支撑裂缝的实验装置，由上、下活塞、实验台、金属滤网等组成，上下活塞与实验台组成的导流腔支撑剂铺置面积为64.5cm²；二是以人工裂缝岩心为支撑裂缝模拟主体的测试法：选取储层岩样或露头岩样，运用人工劈裂造缝法制备带有粗糙裂缝面的岩样，通过充填支撑剂或滑移组合的方式来模拟地下支撑裂缝，利用支撑裂缝模型流体流动实验获得支撑裂缝导流能力一种测试方法。这些方法虽然可行但存在适用界限和应用局限性，基于标准导流室建立的测试方法，在低浓度支撑剂条件下，标准导流室在实验过程中易发生堵塞测压端、进出端或流体绕流问题，导致无法有效获得支撑剂导流能力；基于人工裂缝岩心法建立的测试方法存在以下问题：一是，裂缝壁面粗糙度不可控导致测试结果差异大，不稳定；二是，常规岩心夹持器和围压泵的低承压能力导致闭合压力测试范围窄，引入大型加载系统虽可解决闭合压力低问题，但实验装置组配难度大，不便捷；三是，存在支撑裂缝开度无法表征等应用局限性。

目前关于支撑剂导流能力测试方法的研究较多：申请公布号为CN110608037A、专利号为CN107806339B的发明专利基于标准导流室建立了考虑裂缝壁面形态和支撑剂分布情况对支撑剂导流能力的影响的支撑剂导流能力评价方法；申请公布号为CN104295281A、CN104295281的发明专利将金属板、金属贴片或岩板与支撑剂组合成裂缝网络模型置入标准导流室中建立了复杂缝网条件下压裂裂缝导流能力测试方法；专利号为CN110593842B的发明专利将人工岩板通过剪切滑移组成自支撑裂缝模型置入标准导流室建立了自支撑裂缝导流能力测试方法，但在测试过程中，尤其是在支撑裂缝开度较窄时，标准导流室易发生进出端、测压口被堵塞、流体沿岩板与导流室内壁缝隙绕流等问题，不能有效开展低浓度支撑剂导流能力测试。申请公布号为CN113029898A的发明基于设计的方形岩心夹持器建立了自支撑裂缝导流能力测试法，存在闭合压力测试范围窄，裂缝开度无法表征无法表征的问题；申请公布号为CN111103222A的发明专利基于圆柱形岩心试样利用三轴试验机建立了自支撑裂缝导流能力测试，CN113295537A的发明专利基于圆柱形岩心试样利用MTS岩石力学试验测试系统建立了考虑水岩作用的非常规储层压裂裂缝渗流能力评价方法，由于引入了大型的加载系统，解决了闭合压力测试范围窄的问题，但是依然存在支撑裂缝开度无法表征的问题，且大型的加载系统限制了其应用的普及性。