一種模擬通道壓裂泵注方式及測量通道率的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種模擬通道壓裂栗注方式及測量通道率的裝置，屬于油氣田開 發的技術領域。
【背景技術】
[0002] 在我國常規油氣藏開發進入后期的前提下，非常規油氣藏及致密油氣藏等難開發 儲層的戰略地位逐年上升。水力壓裂技術作為現今開發低滲透、致密油氣藏的主要技術措 施，在我國已經得到了廣泛的應用，并針對不同的地層特性及儲層條件發展出了多種針對 性強的壓裂技術。通道壓裂技術即是在常規水力壓裂技術的基礎上，利用多簇射孔、拌注纖 維和脈沖栗注技術將支撐劑以支撐劑團的形式不連續的注入并支撐充填層，在裂縫內形成 通道結構，改變流體在裂縫內的流動方式并大幅度提高充填層導流能力的技術。通道壓裂 技術自正式提出可行性施工方案至今已在多國不同地區進行了大量試驗與正式壓裂施工， 均取得了優于常規水力壓裂的成果。
[0003] 溫慶志等人在"通道壓裂砂堤分布規律研究"中首次定義通道率為支撐裂縫中支 撐劑未填充的面積與支撐裂縫總壁面積之比，并提出了在拍攝支撐劑分布的照片后利用軟 件分析計算通道率的方法。分析實際裂縫形態，可將其近似為一立方體模型，實際通道率的 物理意義為在通道壓裂中支撐劑充填層中未填充支撐劑的通道體積與充填層總體積的比 值，因此在二維平面的基礎上分析和計算通道率均會導致一定的誤差。
[0004] 我國目前對通道壓裂技術的研究尚在起步階段，缺乏系統的在實際地層裂縫模型 上對通道壓裂中各重要參數的測量及相應的測量裝置。作為通道壓裂中十分重要的一項參 數，通道率直接反映通道形成情況，間接反映充填層導流能力，對通道率在閉合壓力下變化 的研究具有重要意義。 【實用新型內容】
[0005] 針對以上的技術不足，本實用新型提供一種模擬通道壓裂栗注方式及測量通道率 的裝置，以在室內開展通道壓裂栗注實驗，測量通道率隨閉合壓力的變化以及觀測通道壓 裂中壓裂液與支撐劑的運移及分布等規律。
[0006] 本實用新型的技術方案如下：
[0007] -種模擬通道壓裂栗注方式及測量通道率的裝置，包括注入栗、壓裂液池1、壓裂 液池2、攜砂裝置、混砂池、壓力機、支撐裂縫模擬室、位移計、液量計量裝置和電腦；
[0008] 所述注入栗與壓裂液池1、混砂池和支撐裂縫模擬室相連，所述壓裂液池2、攜砂裝 置各自與混砂池相連，所述壓力機與支撐裂縫模擬室相連，所述支撐裂縫模擬室上設有位 移計，所述支撐裂縫模擬室與液量計量裝置相連，所述位移計、液量計量裝置各自與電腦相 連。
[0009] 注入栗的主要目的是提供栗注壓力以將壓裂液栗注進入支撐裂縫模擬室，壓裂液 池1的主要目的是配置壓裂液，壓裂液池2的主要目的是配置壓裂液和纖維的混合液，攜砂 裝置的主要目的是攜帶支撐劑進入混砂池，混砂池的主要目的是將支撐劑和拌注纖維的壓 裂液均勻混合，壓力機的主要目的是提供模擬的閉合壓力，支撐裂縫模擬室的主要目的是 提供測試通道率變化的結構并模擬支撐劑團在裂縫內的運移、分布及沉降規律，位移計的 主要目的是測量支撐裂縫模擬室在壓力機下產生的位移變化，液量計量裝置的主要目的是 計量排出壓裂液的體積，電腦的主要目的是根據位移變化和排出壓裂液體積計算通道率的 變化。
[0010] 根據本實用新型優選的，所述攜砂裝置包括螺桿栗、螺桿、乘砂池和卸砂口，螺桿 與螺桿栗相連，螺桿位于乘砂池中，卸砂口位于乘砂池一端，攜砂裝置的輸砂方式為螺桿旋 轉輸砂。
[0011] 根據本實用新型優選的，所述混砂池包括支撐劑進口、壓裂液進口、攪拌器、攪拌 栗、出液口，攪拌器與攪拌栗相連。攪拌器用于攪拌混砂池內的物體。
[0012] 進一步優選的，所述攪拌器包括攪拌器1、攪拌器2,攪拌栗包括攪拌器1栗、攪拌器 2栗。
[0013] 根據本實用新型優選的，所述支撐裂縫模擬室包括側壁、上活塞、下活塞、位于上 活塞上部的上蓋板和位于下活塞下部的下蓋板，上活塞與下活塞位于側壁內，上活塞與下 活塞之間形成充填層，所述下活塞的上邊緣和上活塞的下邊緣分別設置有密封膠圈，側壁 兩端分別設有進液口和排液口。
[0014] 進一步優選的，充填層高度為0 · 5-1 · 5cm。
[0015] 進一步優選的，上活塞與上蓋板之間、下活塞與下蓋板之間均為螺紋連接。
[0016] 進一步優選的，所述支撐裂縫模擬室的排液口設有自鎖結構，所述自鎖結構為上 下對稱的鋸齒狀凸起，鋸齒狀凸起形成鋸齒狀通道。自鎖結構依據賈敏效應設計，賈敏效應 為一種阻力效應:氣泡或油滴在通過細小的孔隙喉道時，由于孔道和喉道的半徑差使得氣 泡或油滴兩端的弧面毛管力表現為阻力，若要通過半徑較小的喉道必須拉長并改變形狀， 這種變形將消耗一部分能量，從而減緩氣泡或油滴運動，增加額外的阻力，這種現象稱為賈 敏效應。通過自鎖結構，可在栗注過程中及低于閉合壓力下維持具有一定粘度的流體不從 排液口流出。
[0017] 進一步優選的，所述的支撐裂縫模擬室的側壁為玻璃纖維強化塑料制成的側壁， 側壁的抗壓強度為90MPa。
[0018] 進一步優選的，所述的支撐裂縫模擬室的上蓋板、下蓋板、上活塞、下活塞的材料 均為4Crl3不銹鋼。
[0019] 根據本實用新型優選的，所述位移計包括位移計a和位移計b，位移計通過位移數 據轉換器與電腦相連。設置兩個位移計使位移測量更加精準。
[0020] 根據本實用新型優選的，所述液量計量裝置包括電子計量儀和轉換器。電子計量 儀自動計量數據，轉換器與電腦相連，轉換器將記錄數據傳入電腦。
[0021] 根據本實用新型優選的，所述注入栗的功率為200W。
[0022] 利用上述裝置模擬通道壓裂栗注方式并測量通道率的方法包括步驟如下：
[0023] (1)連接支撐裂縫模擬室側壁與下活塞、底板，連接支撐裂縫模擬室側壁與上活 塞、底板，連接注入栗、壓裂液池1、混砂池和支撐裂縫模擬室，將壓裂液池2、攜砂裝置與混 砂池相連，將壓力機與支撐裂縫模擬室相連，將支撐裂縫模擬室與液量計量裝置相連，將位 移計、液量計量裝置與電腦相連，檢驗整個裝置的密閉性；
[0024] (2)按一定比例配置壓裂液于壓裂液池1中，按一定比例配置含拌注纖維的壓裂液 于壓裂液池2中，選取所需支撐劑置于攜砂裝置中；
[0025] (3)接通壓裂液池2、攜砂裝置及混砂池，打開攜砂裝置的螺桿栗和混砂池的攪拌 栗；
[0026] (4)打開注入栗，交替打開壓裂液池1與注入栗的接口、混砂池與注入栗的接口，形 成不攜砂的壓裂液與含拌注纖維的攜砂壓裂液脈沖式注入的液流，通過支撐裂縫模擬室的 側壁觀察通道壓裂支撐劑團在模擬裂縫充填層內的運移、分布和沉降規律；
[0027] (5)控制壓力機以預設的閉合壓力施加壓力于支撐裂縫模擬室上，通過位移計和 液量計量裝置采集數據上活塞位移1及排出液量v排；
[0028] (6)電腦根據實時采集到的數據，進行以下計算過程，測量通道率：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] ν'填=v填-1 · St真(4)
[0033] V'i=V、-V?si+V# (5)
[0034] 將(4)(5)帶入(3)可得推導公式(6)如下，
[0035]
(6)
[0036] 其中，CR-初始通道率;Vt初始支撐劑團體積，初始支撐劑團體積