圆筒内壁间形成环状空间，通过控制阀门37控制不锈钢圆筒内环压。
[0043]如图5a和5b所示，密封压环为环形部件，其外径设有连接端，连接端内径与不锈钢圆筒的外径一致，并设有内螺纹，用于与不锈钢圆筒连接。不锈钢圆筒两端的耐压密封胶套密封压头7通过密封压环压实，以使得耐压密封胶套和不锈钢圆筒间形成密封。密封压环为不锈钢材料制成，其外径可为145mm，内径与耐压密封胶套的内径保持一致可为115mm，密封压环连接端螺纹长度可为20mm。
[0044]裸露岩心模型为多层状结构，岩心两端的注米口位于裸露岩心模型每一层的中心点处，并且每一层的注采口均设有带圆形小通道的电木板。电木板通过密封胶在岩心表面固定。如图4a和4b所不，裸露岩心模型的尺寸可为宽60mmX厚10mmX长400mm，为3层非均质结构。电木板通道的直径为14_，电木板的直径为17mm。
[0045]将制作的裸露岩心模型放入耐压密封胶套后，使用密封压环将耐压密封胶套两端密封，两个可调节堵头分别通过密封压环从耐压密封胶套的两端插入形成注入端可调节堵头和采出端可调节堵头。可调节堵头主体为一长方体，其上、下端面设有卡堵，卡堵为一长方体，卡堵与耐压密封胶套内壁相抵；可调节堵头内部均匀分布多条相互平行的通道，通道内设有内螺纹。注入端可调节堵头通道用于旋入岩心压裂器；采出端可调节堵头通道用于连接外接管线。可调节堵头与裸露岩心模型接触的一侧粘贴有橡胶垫片；可调节堵头三条通道直径与裸露岩心模型的电木板外径的尺寸一致。在注入端可调节堵头通道旁设有标尺，用来标定岩心压裂器的旋入程度。如图6a和6b所示，可调节堵头主体的尺寸可以为60mmX 10mmX 200mm的矩形不锈钢材料制成，在可调节堵头内部设有三条带有内螺纹并且直径为17mm相互平行的通道，可调节堵头上、下两端面上的卡堵，高均可为7.5mm、长和宽均可为8_，卡堵的位于距可调节堵头注入端(或采出端)60mm处，两卡堵的高度和可调节堵头的高度相加的总高度正好等于耐压密封胶套两端的内径。可调节堵头一侧粘贴的橡胶垫片的宽度可为25mm。
[0046]如图7a和7b所示，堵头调节器为带有上下两扣栓的圆环部件，堵头调节器圆环部插入耐压密封胶套与可调节堵头的间隙中，并与可调节堵头的卡堵相抵；堵头调节器上下两扣栓端与不锈钢圆筒外径螺纹连接，通过调整堵头调节器扣栓与不锈钢圆筒的旋紧程度，堵头调节器圆环部推动可调节堵头移动，以保持可调节堵头与裸露岩心模型表面相抵。堵头调节器圆环部内直径可为100_、长度可为60_，外直径可为155_，扣栓的长度可为110mm，本部件采用不锈钢制成。
[0047]如图8a所示，岩心压裂器包括调节杆和压裂部两部分。调节杆为直径阶梯变化的“T”字型柱状部件，包括前段、中段和后段，中段直径大于前段直径，其中段为带有外螺纹的圆柱形不锈钢管柱，直径与可调节堵头的通道的直径保持一致，使得岩心压裂器旋入可调节堵头通道后可以实现密封；后段为不锈钢圆柱，后段直径大于中段直径，其顶端的旋入端为六棱柱，六棱柱中带有深度为1mm螺纹接口，用于外接驱替管线。前段直径小于中段直径，其前端有螺纹接口用于与岩心压裂头连接。调节杆内设有“L”形的驱替液通道，整个“L”形通道长度可为145mm。压裂部有头部和连接杆部，连接杆部带有外螺纹用于与调节杆前段的螺纹接口相连；压裂部头部可以根据室内实验的不同要求更换不同尺寸和不同倾角方向的压裂头。如图8b所示，压裂头的倾角可以为0°，也可以为30°。一般分质分注实验过程中，压裂头的倾角范围选择在O?40°之间，在这个范围内可实现岩心的定向压裂，且不同的压裂头产生的压裂效果不同。调节杆前段直径可为17mm、长度可为45mm ;后段直径可为10mm、长度可为175mm，调节杆内的“L”型通道长度可为145mm、直径为2mm。岩心压裂器调节杆和压裂部旋入注入端可调节堵头的通道中，岩心压裂器的压裂头和裸露岩心模型表面接触，以实施机械压裂。
[0048]不锈钢圆筒通过底座固定，底座如图9a和9b所示，底座包括环形固定架、三角支架和底盘，环形固定架下端与三角支架固定连接，三角支架又与底盘固定连接。环形固定架包括上半环和下半环，不锈钢圆筒放置在上半环和下半环之间，上半环和下半环通过螺栓固定连接。
[0049]本发明提供的分质分注实验装置的工作过程如下:
[0050]岩心经过砂岩粒度筛选、分层压制、烘干等制作工艺，采用三注三采的注采方式制作出裸露岩心模型。将制作的裸露岩心模型放入耐压密封胶套(8)后将两个可调节堵头
(19)分别从耐压密封胶套(8)的两端插入形成注入端可调节堵头和采出端可调节堵头；分别在注入端可调节堵头和采出端可调节堵头外侧安装堵头调节器，调节堵头调节器扣栓与不锈钢圆筒的旋紧程度，带动可调节堵头移动，使注入端可调节堵头和采出端可调节堵头与裸露岩心模型表面接触。根据分质分注实验要求，安装岩心压裂器压裂头，并将岩心压裂器旋入注入端可调节堵头通道内，调节岩心压裂器调节杆，控制调节杆前段旋入注入端可调节堵头通道的旋入深度，从而控制岩心压裂器对岩心的机械压裂程度，进而控制岩心压裂裂纹的长度。注入驱替液，驱替液通过岩心压裂器的驱替液通道流入注入端可调节堵头通道中，进而进入裸露岩心模型中，从岩心驱替的原油经采出端可调节堵头通道流出，从而实现对岩心的驱替过程。
[0051]显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明公开的内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且根据附图描述了实施例，但本发明不限于由附图示例的描述，在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
【主权项】
1.一种分质分注定向压裂实验装置，其特征在于:包括圆筒、耐压密封胶套、密封压环、可调节堵头、堵头调节器和岩心压裂器；耐压密封胶套嵌在圆筒中，岩心模型置于耐压密封胶套中；两个可调节堵头分别插入耐压密封胶套两端形成注入端可调节堵头和采出端可调节堵头；可调节堵头外安装有堵头调节器；可调节堵头内设有若干个相互平行的通道；岩心压裂器旋入注入端可调节堵头的通道中，岩心压裂器的压裂头与岩心表面接触。2.根据权利要求1所述的分质分注定向压裂实验装置，所述圆筒上端设有压力源接头，用于连接为圆筒控制环压的控制阀门。3.根据权利要求1或2所述的分质分注定向压裂的实验装置，所述耐压密封胶套为圆筒状结构，其前段和后段外径大于中间段外径；中间段内部设有方形岩心槽；前段和后段开口端设有胶套密封压头。4.根据权利要求1所述的分质分注定向压裂的实验装置，所述可调节堵头主体为一长方体，其上、下端面设有长方卡堵，卡堵与耐压密封胶套两端的内壁相抵。5.根据权利要求4所述的分质分注定向压裂的实验装置，所述堵头调节器为带有上下扣栓的圆环部件，堵头调节器圆环部插入耐压密封胶套与可调节堵头的间隙中，并与可调节堵头的卡堵相抵；堵头调节器上下扣栓端与圆筒外径螺纹连接。6.根据权利要求1所述的分质分注定向压裂的实验装置，所述注入端可调节堵头通道旁设有标尺。7.根据权利要求1所述分质分注定向实验装置，所述岩心破裂器，包括调节杆和压裂部；调节杆为“T”型柱状部件，包括前段、中段和后段，中段直径与可调节堵头的通道的直径一致；后段直径大于中段直径；中段直径大于前段直径。8.根据权利要求7所述分质分注定向实验装置，所述岩心破裂器调节杆内设有“L”形的驱替液通道。9.根据权利要求7或8所述分质分注定向实验装置，所述岩心破裂器压裂部可不同倾角方向的压裂头。10.根据权利要求9所述分质分注定向实验装置，所述岩心压裂器与注入通路连接。
【专利摘要】本发明涉及一种分质分注定向压裂实验装置，该实验装置不仅解决了驱替过程中定向压裂的问题，还解决了压裂程度和压裂方向可控的问题，提高了室内实验技术的精确性和全面性。该分质分注定向压裂实验装置包括圆筒、耐压密封胶套、密封压环、带有通道的可调节堵头、岩心压裂器、和堵头调节器；岩心压裂器旋入可调节堵头的通道中，岩心压裂器的压裂头与裸露岩心模型中的岩心表面接触，岩心压裂器的压裂程度可调，岩心压裂器压裂头的倾斜角度可调。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN104989359
【申请号】CN201510386895
【发明人】宋考平, 皮彦夫, 刘丽, 龚亚, 张浩男, 杨贺, 董驰, 万雪
【申请人】东北石油大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月3日