[发明专利]用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的装置及方法

权利要求书

1.一种用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的实验方法，其特征在于，该方法采用用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的装置，包括清水罐、恒流泵、混合罐、可视化水力裂缝模拟装置、回收罐、高速摄像机；所述混合罐内设有中间活塞，所述中间活塞将混合罐分为上下两部分，所述混合罐的上部内设有搅拌装置，所述混合罐的下部通过管线依次与恒流泵、清水罐连通；所述混合罐的上部通过管线依次与可视化水力裂缝模拟装置、回收罐连通；所述高速摄像机设置在所述可视化水力裂缝模拟装置旁，用于实时记录暂堵剂在可视化水力裂缝模拟装置内暂堵剂运移-封堵过程的视频和图像；

包括以下步骤：

步骤S1、在混合罐的上部内加入暂堵剂和压裂液，并打开搅拌装置搅拌暂堵剂和压裂液，使其充分混合；

步骤S2、通过恒流泵将清水罐内的清水注入到混合罐的下部，清水挤压中间活塞，将混合管上部的暂堵剂和压裂液混合液注入到可视化水力裂缝模拟装置内；

步骤S3、暂堵剂和压裂液混合液在可视化水力裂缝模拟装置内发生暂堵过程，同时通过高速摄像机实时记录暂堵剂在可视化水力裂缝模拟装置内暂堵剂运移-封堵过程，获得不同时刻的图像；

步骤S4、对图像进行去彩色化，将彩色图像转化为灰度图像；

步骤S5、根据灰度级阈值将灰度图像中的暂堵剂和压裂液分开，其令灰度值小于灰度值阈值的像素灰度值为0，即代表暂堵剂，令灰度值大于灰度值阈值T的像素灰度值为1，即代表压裂液；

步骤S6、分别统计整个灰度图像中灰度值为0的像素数和灰度值为1的像素数；然后计算暂堵剂在整个灰度图像中的充填程度，该充填程度即为暂堵剂在实验过程中的浓度大小；

式中：φ为充填程度；B为整个图像中灰度值为0的像素数；N为图像的总像素数；

步骤S7、再将灰度图像划分不同区域，计算不同区域暂堵剂在图像中的充填程度，并计算暂堵剂的聚集程度；

式中：σ为聚集程度；X为整个图像划分的区域个数；φi为每个图像区域中的充填程度；φ为充填程度；

步骤S8、将不同时刻的图像重复步骤S4-S7，计算不同时刻的暂堵剂浓度、暂堵剂的聚集程度，即能定量得到水力裂缝暂堵实验过程中暂堵剂浓度和聚集程度的变化特征。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的实验方法，其特征在于，所述可视化水力裂缝模拟装置包括夹持器、两块可视化裂缝板、可视化动态变化活塞，两块可视化裂缝板的左右两端垂向夹持在夹持器内，上下两端均安装可视化动态变化活塞，其两块可视化裂缝板之间的缝隙模拟垂向水力裂缝。

3.根据权利要求1所述的一种用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的实验方法，其特征在于，所述恒流泵、混合罐之间设有第一压力计。

4.根据权利要求2所述的一种用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的实验方法，其特征在于，所述可视化水力裂缝模拟装置与混合罐之间设有第二流量计、第二压力计；所述可视化水力裂缝模拟装置与回收罐之间设有第三压力计、第三流量计。

5.根据权利要求1所述的一种用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的实验方法，其特征在于，所述混合罐上设有加热装置，所述加热装置采用电感加热的方式包裹于整个混合罐，实现对暂堵剂与压裂液混合液的充分加热。