[发明专利]一种多层系立体井网压裂模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，包括：

实验岩样，内部具有分层设置的多个模拟储层；

水平段模拟井筒，预置于所述实验岩样中，多个水平段模拟井筒共同构成立体井网；

应力加载装置，作用于所述实验岩样的外壁面上，采用液压方式模拟地层原始应力状态；

应力监测装置，预置于岩样内部或紧贴岩样外侧；

泵注系统，通过输液管线与各个水平段模拟井筒连通，为压裂液提供动力；

根据目标储层应力环境设计加压参数，控制应力加载装置对实验岩样施压，通过泵注系统向实验岩样内部的各个水平段模拟井筒泵注压裂液，当实验岩样被压裂完成，泵注系统停止泵注，应力加载装置进行卸压，完成压裂模拟实验。

2. 根据权利要求1所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于， 所述水平段模拟井筒沿水平X方向延伸设置，所述实验岩样具有垂直于水平X方向的第一外壁面和第二外壁面，所述水平段模拟井筒的第一端被埋置在所述实验岩样的内部且靠近第一外壁面设置，水平段模拟井筒的第一端为封闭端，所述水平段模拟井筒的第二端伸出所述实验岩样的第二外壁面，用于连接输液管线；

所述的应力加载装置分别加载在所述实验岩样的第一外壁面上、与第一外壁面的一侧连接的第三外壁面上和同时与第一外壁面、第二外壁面连接的第四外壁面上。

3.根据权利要求1所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，所述的应力加载装置根据所需施加压应力的实验岩样外壁面的覆盖面积确定设置数量，所述应力加载装置按照m×n方阵均匀布置在实验岩样外壁面上；

所述实验岩样外壁面内对应设置应力监测装置，至少相邻两个应力加载装置之间设置一个应力监测装置。

4.根据权利要求3所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，所述的实验岩样包括内部具有多层级模拟储层的岩样基体和紧贴固定于岩样基体各外壁面上的钢板层，所述的应力加载装置作用于所述实验岩样的钢板层外壁面上。

5.根据权利要求4所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，所述的实验岩样为根据实验参数基于相似准则制备的人工岩样，所述应力监测装置被预置于所述岩样基体内，应力监测装置的检测端与所述钢板层内壁面贴合；

或者，所述的实验岩样为根据实验参数基于矿场现场切割的自然岩样，所述的应力监测装置的压应力感应片被夹持固定在所述钢板层外壁面与应力加载装置的作用端之间。

6.根据权利要求1所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，所述的泵注系统包括压裂泵车、储液罐和供液阀门，所述的储液罐与压裂泵车通过输液管线连通，所述的压裂泵车与水平段模拟井筒的注液口通过输液管线连通，压裂泵车与各个水平段模拟井筒之间的输液管线上分别设置所述供液阀门；根据实验需求，控制实验岩样不同模拟储层的水平段模拟井筒的供液阀门进液情况。

7.根据权利要求1所述的一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，其特征在于，所述的实验岩样根据实验参数基于相似准则制备，尺寸为（1m~3m）×（1m~3m）×（0.5m~2m）;

所述水平段模拟井筒的内径基于相似准则设计，根据实验岩样尺寸和模拟实验需求在100mm-200mm之间进行制备；

所述应力加载装置施加的压力可产生0~50MPa的压强。