号温度传感器32、二号压 力表33、六号阀34、四号温度传感器35而进入导流室36,在导流室36内测试岩样37中裂 缝的导流能力；上述过程中，实时读取三号温度传感器32、二号压力表33、四号温度传感器 35中的监测数据；实时采集导流室36上安装的压力传感器、差压传感器、温度传感器、位移 传感器等的数据，以便于随后计算导流能力，在具体计算导流能力时，等效裂缝宽度由原来 导流室的高度、岩板尺寸、支撑剂体积、位移传感器上获取的数据等经过适当计算而求出； 裂缝渗透率由达西定律通过流量、面积等参数经过标准换算而求出；最后，等效裂缝宽度与 渗透率相乘便可求出裂缝导流能力。
【主权项】
1. 一种多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于， 包括一号气瓶（1)、二号气瓶（2)、小型盛水容器（13)和大型盛水容器（25)，其中一号 气瓶（1)的出口通过一号阀（3)与过滤器（5)的入口连接，二号气瓶（2)的出口通过二号 阀⑷与过滤器（5)的入口连接，过滤器（5)与低温浴槽（7)的入口连接且连接管路上有 流量计（6)，低温浴槽（7)的出口与搅拌容器（19)的进气口连接且连接管路上依次设置有 一号温度传感器（8)、一号栗（9)、一号安全阀（10)和一号单向阀（11);小型盛水容器（13) 设置在一号天平（12)上，小型盛水容器（13)通过管道与搅拌容器（19)的进水口连接且连 接管道上依次设置有三号阀（14)、二号栗（15)、小型活塞容器（16)、二号安全阀（17)和二 号单向阀（18);搅拌容器（19)中部的采样口通过管道与导流室（36)连接且连接管道上依 次设置有一号加热器（20)、二号温度传感器（21)、一号压力表（22)和四号阀（23);大型盛 水容器（25)设置在二号天平（24)上，大型盛水容器（25)通过管道与岩样室（36)连接且 连接管道上依次设置有五号阀（26)、三号栗（27)、大型活塞容器（28)、三号安全阀（29)、三 号单向阀（30)、二号加热器（31)、三号温度传感器（32)、二号压力表（33)和六号阀（34)， 所述导流室（36)内设置有岩样（37)。2. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，四号阀（23)后的 管道与六号阀（34)后的管道并联后与导流室（36)连接，且连接管道上设置四号温度传感 器（35)。3. 根据权利要求2所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所述流量计（6)、 一号温度传感器（8)、二号温度传感器（21)、三号温度传感器（32)、四号温度传感器（35)、 一号压力表（22)和二号压力表（33)均连接数据采集控制卡，用于对管道内的流量、温度、 压力进行实时监控，并有效采集数据。4. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所述过滤器（5)为 气体过滤器。5. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所述小型活塞容 器（16)和大型活塞容器（28)均由水槽（40)、活塞（41)、压裂液槽（39)组成，其中水槽（40) 在下方，压裂液槽（39)在上方，活塞（41)位于水槽（40)和压裂液槽（39)之间。6. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所述岩样（37)在 导流室（36)内与其内壁紧密接触。7. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所有连接管线均 采用316L管线，以防压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接低温浴槽（7)到四号温度传感器 (35) 的管道均用保温材料缠绕包裹。8. 根据权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统，其特征在于，所述导流室（36) 内部设置有电加热棒，并安装有压力传感器、差压传感器、温度传感器以及位移传感器，且 导流室（36)的上盖板或下盖板配备有液压千斤顶。9. 基于权利要求1所述多功能裂缝导流能力测试系统的测试方法，其特征在于，包括 如下步骤： 步骤1，将岩样（37)设置于导流室（36)中，铺设支撑剂形成复杂形态裂缝，对导流室 (36) 的上盖板、下盖板施加压力； 步骤2,通过如下过程进行测试： 使一号阀（3)、二号阀（4)、一号栗（9)、三号阀（14)、二号栗（15)、四号阀（23)处于打 开状态，一号气瓶（1)、二号气瓶（2)中的0)2分别通过一号阀（3)、二号阀（4)进入过滤器 (5)，经过滤器（5)过滤后依次流经流量计（6)、低温浴槽（7)、一号温度传感器（8)、一号栗 (9)、一号安全阀（10)和一号单向阀（11);同时一号天平（12)测量小型盛水容器（13)中 水的质量，小型盛水容器（13)中的水通过管道流经三号阀（14)、二号栗（15)而后进入小 型活塞容器（16)的下部，通过小型活塞容器（16)中的活塞运动而使容器上部的化学试剂 流经二号安全阀（17)、二号单向阀）（18)，而后在搅拌容器（19)与流经一号单向阀（11)的 CO 2相混合，待混合搅拌均匀后进入一号加热器（20)进行加热处理，然后通过管道依次流经 二号温度传感器（21)、一号压力表（22)、四号阀（23)、四号温度传感器（35)而进入导流室 (36)，在导流室（36)内测试岩样（37)中裂缝的导流能力；过程中，实时读取一号温度传感 器（8)、二号温度传感器（21)、四号温度传感器（35)、一号压力表（22)中的监测数据；实时 采集导流室（36)中安装的压力传感器、差压传感器、温度传感器、位移传感器的数据，计算 得到等效裂缝宽度和渗透率，进而得到裂缝导流能力，从而实现〇) 2压裂液支路对裂缝导流 能力的测试； 或者，使五号阀（26)、三号栗（27)、六号阀（34)处于打开状态，同时用二号天平（24) 测量大型盛水容器（25)中水的质量，大型盛水容器（25)中的水通过管道流经五号阀（26)、 三号栗（27)而后进入大型活塞容器（28)的下部，通过大型活塞容器（28)中的活塞运动 而使容器上部的水力压裂液流经三号安全阀（29)、三号单向阀（30)，然后进入二号加热器 (31)进行加热处理，然后通过管道依次流经三号温度传感器（32)、二号压力表（33)、六号 阀（34)、四号温度传感器（35)而进入导流室（36)，在导流室（36)内测试岩样（37)中裂 缝的导流能力；过程中，实时读取三号温度传感器（32)、二号压力表（33)、四号温度传感器 (35) 中的监测数据；实时采集导流室（36)中安装的压力传感器、差压传感器、温度传感器、 位移传感器的数据，计算得到等效裂缝宽度和渗透率，进而得到裂缝导流能力，从而实现常 规水力压裂液支路对裂缝导流能力的测试。10.根据权利要求9所述多功能裂缝导流能力测试方法，其特征在于，所示步骤1中复 杂形态裂缝包括分层裂缝、曲折裂缝和缝网裂缝， 当裂缝形态为分层裂缝时，其形成过程为： 取地层或同层位露头的天然岩石，先切割成与导流室（36)尺寸相匹配的两端半圆形 中部长方体岩板； 根据所需的层数，将两端半圆形中部长方体岩板水平切割成多个两端半圆形中部长方 体薄岩板，切割完成后，把所得两端半圆形中部长方体薄岩板与支撑剂依次铺设于导流室 (36) 内的上盖板、下盖板之间，其中与导流室（36)接触部分用硅胶密封； 当裂缝形态为曲折裂缝时，其形成过程为： 取地层或同层位露头的天然岩石，先切割成与导流室（36)尺寸相匹配的两端半圆形 中部长方体岩板； 根据所需的角度、岩桥长度和裂缝长度，将两端半圆形中部长方体岩板切割成多个一 端半圆形长方体岩板、长方体岩板以及梯形岩板，切割完成后，把所得各种岩板与支撑剂依 次铺设于导流室（36)内的上盖板、下盖板之间，，其中与导流室（36)接触部分用硅胶密 封； 当裂缝形态为缝网裂缝时，其形成过程为： 取地层或同层位露头的天然岩石，先切割成与导流室（36)尺寸相匹配的两端半圆形 中部长方体岩板； 根据所需裂缝长度和数量，将两端半圆形中部长方体岩板切割成多个一端半圆形长方 体岩板和长方体岩板，切割完成后，把所得岩板与支撑剂依次铺设于导流室（36)内的上盖 板、下盖板之间，其中与导流室（36)接触部分用硅胶密封。
【专利摘要】本发明公开了一种多功能裂缝导流能力测试系统及方法，设计有多条支路，能够根据需要选择支路，分别利用常规水力压裂液、纯CO2压裂液、改进的CO2压裂液(添加有化学试剂)测试裂缝导流能力；为了防止化学试剂及压裂液对泵造成腐蚀，分别通过小型活塞容器、大型活塞容器对化学试剂、压裂液进行间接输送，并设计有搅拌容器以使CO2与化学试剂能有效混合而使其充分溶解，同时为了测试裂缝在不同温度条件下的导流能力，设计有可对压裂液进行加温的加热器；该系统能测试复杂裂缝如分层裂缝、曲折裂缝、缝网裂缝等在不同压裂液与支撑剂、温度、压力、排量条件下的导流能力。
【IPC分类】G01N33/00, G01N15/08
【公开号】CN105136991
【申请号】CN201510575338
【发明人】张健, 郜时旺, 张国祥, 荆铁亚, 刘练波
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 华能集团技术创新中心
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月10日