[发明专利]实验室用可视化水力压裂物理模拟装置及方法

说明书

实验室用可视化水力压裂物理模拟装置及方法，所述装置包括壳体、供液部以及设置于壳体内的一级缝压裂部、二级缝压裂部和三级缝压裂部；所述方法包括供液部为一级缝压裂部提供液体，液体使得一级缝的缝宽发生变化；从一级缝中出来的液体进入到二级缝压裂部使得二级缝的缝宽发生变化；从一级缝中出来的液体进入到三级缝压裂部使得三级缝的缝宽发生变化，测距仪监测一级缝、二级缝和三级缝的变化。本发明所述的装置及方法，可以达到研究水力压裂过程中裂缝之间缝间干扰、主裂缝与分支缝之间影响关系和注入水注入夹角对压裂效果影响的目的，并通过可视化装置实现实时监测的目的。

技术领域

本发明属于水力压裂模拟技术领域，尤其涉及一种实验室用可视化水力压裂物理模拟装置及方法。

背景技术

现今水力压裂技术是油气田开发过程中广泛使用的油气井增产措施，尤其是在煤层气、低渗超低渗油藏的开发中，水力压裂是必不可少的方法，故研究地层压裂过程的规律尤为重要。我们通常在实验室中通过压裂装置来模拟地层在高压注入水条件下的压裂情况，进而得出不同地层条件下的压裂规律。在压裂过程中裂缝缝宽缝高缝长是决定压裂增产效果的重要评价参数，而其影响因素较多规律较为复杂，在压开主裂缝之后分裂缝的发育规律无从得知，各分裂缝之间的相互影响作用规律也没有准确的结论。现今实验室中广泛使用的压裂装置大多为过程不可视，不能检测地层压裂过程中各裂缝之间的缝间干扰作用，不能有效得出压裂过程中主裂缝与分裂缝之间的压裂规律，同时，不能有效控制注入水与地层之间的注入角度，更不能全面地获得压裂过程中规律，进而对压裂过程中各裂缝的发育规律不能够得到准确认识。

发明内容

本发明旨在提供一种实验室用可视化水力压裂物理模拟装置及方法，能够研究水力压裂过程中裂缝之间缝间干扰、主裂缝与分支缝之间影响关系和注入水注入夹角对压裂效果影响的目的，并通过可视化装置实现实时监测的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：实验室用可视化水力压裂物理模拟装置，包括壳体、供液部以及设置于壳体内的一级缝压裂部、二级缝压裂部和三级缝压裂部；

供液部包括液池、吸水管、泵和出水管，吸水管一端与液池相连，吸水管另一端与泵相连；泵通过出水管连接一级缝压裂部；

一级缝压裂部包括一级上凸板、一级下凹板以及设置于一级上凸板和一级下凹板连接处的密封条，一级上凸板和一级下凹板之间预留有与出水管连接的一级缝，一级上凸板上设有多个一级出水孔；

二级缝压裂部包括两向中凹板以及分别设置于两向中凹板上方和下方的二级上凸板和二级下凸板，二级上凸板和二级下凸板与两向中凹板的连接处均设有密封条；二级上凸板和二级下凸板分别与两向中凹板的上表面和下表面之间预留有二级缝；一级出水孔上连接有末端分别位于两个二级缝中的二级液压管，二级液压管上设有二级调节球阀；

三级缝压裂部包括三级上凸板和三级下凹板，三级上凸板和三级下凹板之间预留有三级缝，三级上凸板和三级下凹板的连接处设有密封条；一级出水口上连接有末端位于三级缝中的三级液压管，三级液压管上设有三级调节球阀。

出水管上连接有储压管，储压管上设有至少1个一级液压管，各个一级液压管沿储压管长度方向依次分布，一级液压管与一级缝连通。

一级缝压裂部、二级缝压裂部和三级缝压裂部的末端均设有返液管和排液管。

一级上凸板、二级上凸板和三级上凸板上均设有测距仪。

一级上凸板、一级下凹板、二级上凸板、二级下凸板、两向中凹板、三级上凸板和三级下凹板的材质均为有机玻璃。

一级上凸板、一级下凹板、二级上凸板、二级下凸板、两向中凹板、三级上凸板和三级下凹板表面的粗糙度为0.1~1。

一级上凸板和一级下凹板之间、两向中凹板与二级上凸板和二级下凸板之间、三级上凸板和三级下凹板之间均设有锁死机构。