[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

说明书

本发明公开用于研究水力裂缝内暂堵剂运移‑封堵过程的装置及方法，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。本发明能直接观察暂堵剂在水力裂缝宽度动态变化的裂缝之中暂堵发生的过程。同时处理基于该实验装置获取的高清图像，能定量得到暂堵剂运移‑封堵过程中暂堵剂浓度和聚集程度的变化特征。

技术领域

本发明涉及用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的装置及方法，属于石油工程领域。

背景技术

水力裂缝内暂堵压裂技术是有效降低页岩气藏、致密砂岩气藏在水力压裂过程中井间压串风险以及提高水力裂缝波及面积的关键技术。该技术通常是指采用压裂液将暂堵剂携带至水力裂缝之中，然后暂堵剂在水力裂缝内运移、架桥、沉降、捕获，最终在水裂缝内形成暂堵层从而实现水力裂缝的暂堵。然而目前关于暂堵剂在水力裂缝内这一系列暂堵剂运移-封堵过程的研究却不清楚，导致油田现场关于水力裂缝内暂堵压裂施工参数的选择缺乏科学性的指导。

开展水力裂缝内暂堵实验是研究不同实验条件下暂堵剂在水力裂缝内暂堵行为的重要手段。水力裂缝暂堵实验装置通常由裂缝系统、混合系统、动力系统、管线系统等组成，但差异主要体现在裂缝系统上，因此从裂缝系统的差异方面进行划分，该实验系装置可分为四类：①平面裂缝实验装置(Ahmed M.Gomaa,et al.Experimental Investigation ofParticulate Diverter Used to Enhance Fracture Complexity[J].SPE-178983-MS)；②平行裂缝实验装置(汪道兵.水力压裂裂缝暂堵转向机理与转向规律研究[D].中国石油大学(北京),2017)；③楔形裂缝实验装置(邱正松.钻井液致密承压封堵裂缝机理与优化设计[J].石油学报,2016(z2).)；④真实裂缝实验装置(王博.暂堵压裂裂缝封堵与转向规律研究[D].中国石油大学(北京),2019)。基于目前的水力裂缝内暂堵实验装置开展的一系列研究，在一定程度上分析了暂堵剂在水力裂缝内的暂堵行为。但是实验装置难以用于研究暂堵剂在动态水力裂缝内暂堵发生的过程；也难以对暂堵剂运移-封堵过程进行定量表征。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供用于研究水力裂缝内暂堵剂运移-封堵过程的装置及方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：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。

进一步的技术方案是，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。

进一步的技术方案是，所述恒流泵、混合罐之间设有第一压力计。

进一步的技术方案是，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。

进一步的技术方案是，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。

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，包括以下步骤：