一种测试压裂裂缝摩阻的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及油田开采【技术领域】，特别涉及一种能模拟不同岩性地层的测试压裂裂缝摩阻的装置，包括管线连接的加砂装置、混砂罐、输送泵、摩阻测试箱，所述摩阻测试箱的出口通过回流管线与混砂罐连接，所述摩阻测试箱与输送泵之间的管线上分别设有流量计和压力计一，所述摩阻测试箱出口端的回流管线上设有压力计二，所述流量计、压力计一和压力计二分别与数据采集系统连接，所述摩阻测试箱包括箱体，所述箱体内设有岩心夹持模块，所述岩心夹持模块内设有一定宽度的用于模拟待测岩层的水力压裂裂缝的人工裂缝，与所述人工裂缝两端相对应的箱体壁上分别设有进液口和出液口，与所述进液口端连通的管线上分别设有与人工裂缝连通的若干射孔孔眼。
【专利说明】-种测试压裂裂缝摩阻的装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及油田开采【技术领域】，特别涉及一种能模拟不同岩性地层的测试压 裂裂缝摩阻的装置。
【背景技术】
[0002] 到目前为止全世界已进行水力压裂200多万井次，平均每年在2万井次以上。尤 其是近10年，水力压裂工作量呈直线上升趋势，平均每年增长在10%以上，压裂增产占年措 施量的60%以上。伴随新发现的油气藏越来越向深层致密方向发展，导致储层闭合压力也 随之越来越高，压裂施工难度也越来越大。优化设计方案，提高压裂成功率及有效率显得尤 为重要。而充分摸清地层情况是优化设计的前提和依据，不同地层缝内摩阻差别很大，测试 不同岩性地层缝内摩阻大小，对准确地确定施工压力和优化压裂工艺，提高压裂成功率具 有举足轻重的作用。
[0003] 压裂施工时，井口施工压力如式（1)计算：（1)
[0004] 式中：PS--井口施工压力，MPa ;PB--地层破裂压力，MPa ;Pf--压裂液摩擦阻 力，MPa ;PH-压裂液静液柱压力，MPa。
[0005] 地层破裂压力主要是由地层岩石的力学特性决定的，是客观存在，因此从式（1)可 以看出：要想减小压裂施工时井口施工压力可以通过减小压裂液的摩擦阻力和增大压裂液 的静液柱压力来实现。压裂液的摩擦阻力包括管道摩阻和裂缝缝内摩阻，迄今为止国内外 专家学者，对压裂施工的摩阻研究多集中在数学模型计算分析和管道摩阻测试分析，目前 国内外对水力裂缝内的摩阻测试方法及装置的研究甚少。现有技术中，用于缝内摩阻测试 的装置申请专利有如下两个：一种测量流体在压裂裂缝内摩阻的实验装置及其工作方法 (申请号为201210158403. X)，一种模拟支撑剂在裂缝中铺置的实验装置及其应用（申请号 为 201210038946.8)。
[0006] 申请号为201210158403. X，专利名称为一种测量流体在压裂裂缝内摩阻的实验装 置及其工作方法，主要利用两张平板，四周密封后模拟裂缝腔，通过测试前后压差计算压力 损失大小，缺乏对不同岩性、不同缝宽裂缝摩阻的测试能力，对现场指导力有限。申请号为 201210038946. 8,专利名称为一种模拟支撑剂在裂缝中铺置的实验装置及其应用中，只能 获取支撑剂在裂缝中铺置情况(砂堤形态)，没法测试缝内摩阻大小。 实用新型内容
[0007] 本发明针对现有技术存在的问题，提供一种测试压裂裂缝摩阻的装置，通过模拟 测试不同岩性、不同裂缝形态、不同裂缝宽度的压裂裂缝摩阻大小，以便于准确制定现场施 工压力和压裂工艺。
[0008] 本实用新型的目的是这样实现的，一种测试压裂裂缝摩阻的装置，包括依次管线 连接的加砂装置、混砂罐、输送泵、摩阻测试箱，所述摩阻测试箱的出口通过回流管线与混 砂罐连接，所述摩阻测试箱与输送泵之间的管线上分别设有流量计和压力计一，所述摩阻 测试箱出口端的回流管线上设有压力计二，所述流量计、压力计一和压力计二分别与数据 采集系统连接，所述摩阻测试箱包括箱体，所述箱体内设有岩心夹持模块，所述岩心夹持模 块内设有一定宽度的用于模拟待测岩层的水力压裂裂缝的人工裂缝，与所述人工裂缝两端 相对应的箱体壁上分别设有进液口和出液口，与所述进液口端连通的管线上分别设有与人 工裂缝连通的若干射孔孔眼。
[0009] 本实用新型的装置中，岩心夹持模块可以根据待测地层的岩性模拟用于水力压裂 的人工裂缝，箱体用于固定岩心夹持模块以便于试验中人工裂缝的形态尺寸保持稳定，压 裂液通过输送泵经管线泵入摩阻测试箱并经人工裂缝后从回流管线循环回到混砂罐，测试 中，可以通过输送泵改变压裂液的压力和流量，并通过压力计一和压力计二测定的压力差 及人工裂缝的参数可以模拟测定一定性能压裂液在相应岩石和相应裂缝宽度下的摩阻损 失。因此本实用新型的测试压裂裂缝摩阻的装置，通过岩心夹持模块形成的人工裂缝模拟 一定地层的岩性进行水力压裂中的摩阻测试，可以通过改变压裂液性能及排量测试在一定 的岩性、一定裂缝宽度的摩阻，进而可以摩阻为参考指标，优化压裂液的减阻性能，为现场 施工和优化压裂液减阻性能提供参考和借鉴。
[0010] 为便于模拟不同缝宽人工裂缝，所述岩心夹持模块包括平行设置的并与摩阻测试 箱的前后箱体壁分别固定连接的两块岩板，所述岩板的相对面之间设有用于模拟人工裂缝 的缝隙。
[0011] 为便于模拟不同地层岩性的人工裂缝，所述岩板为水泥浇筑而成，并在相对应的 表面分别不均匀嵌有与待测地层岩性相同的岩石。
[0012] 为进一步便于岩心夹持模块与箱体的固定安装，所述箱体包括上口敞开的上部和 用于密封上口的上盖，所述岩板与箱体壁之间通过固定器固定。
[0013] 为便于改变人工裂缝的宽度，所述岩板之间的相对缝宽通过固定器可调。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的测试压裂裂缝摩阻的装置示意图。
[0015] 图2为岩心夹持模块的结构示意图。
[0016] 图3为图2中在A- A处的剖视图。
[0017] 图4为图2中在B- B处的剖视图。
[0018] 其中，1加砂装置；2混砂罐；3压力计一；4回流管线；5压力计二；6输送泵；7流 量计；8摩阻测试箱；801箱体；802上盖；803岩板；804人工裂缝；805固定器。
【具体实施方式】
[0019] 如图1、图2、图3和图4所示为本实用新型的测试压裂裂缝摩阻的装置，包括依次 管线连接的加砂装置1、混砂罐2、输送泵6、摩阻测试箱8,摩阻测试箱8的出口通过回流管 线4与混砂罐2连接，摩阻测试箱8与输送泵6之间的管线上分别设有流量计7和压力计 一 3,摩阻测试箱8出口端的回流管线上设有压力计二5,流量计7、压力计一 3和压力计二 5分别与数据采集系统连接，摩阻测试箱8包括箱体801，箱体801内设有岩心夹持模块，岩 心夹持模块内设有一定宽度的用于模拟待测岩层的水力压裂裂缝的人工裂缝804,与人工 裂缝804两端相对应的箱体壁上分别设有进液口和出液口，与进液口端连通的管线上分别 设有与人工裂缝804连通的若干射孔孔眼；岩心夹持模块包括平行设置的并与摩阻测试箱 的前后箱体壁分别固定连接的两块岩板803,岩板803的相对面之间设有用于模拟人工裂 缝804的缝隙；岩板804为水泥浇筑而成，并在相对应的表面分别不均匀嵌有与待测地层岩 性相同的岩石；箱体801包括上口敞开的上部和用于密封上口的上盖802,岩板803与箱体 壁之间通过固定器805固定；岩板803之间的相对缝宽通过固定器805可调。
[0020] 本实用新型的装置中，岩心夹持模块可以根据待测地层的岩性模拟用于水力压裂 的人工裂缝以进行摩阻测试，压裂液通过输送泵6经管线泵入摩阻测试箱8并经人工裂缝 804后从回流管线4循环回到混砂罐2,测试中，可以通过输送泵6改变压裂液的压力和流 量，并通过压力计一 3和压力计二4测定的压力差及人工裂缝804的参数模拟测定某性能 压裂液在相应岩层和相应裂缝宽度下的摩阻损失。该装置中可以通过改变岩板803及岩板 表面嵌入的岩石种类和形态以模拟不同岩性岩层的人工裂缝804进行测试，还可以通过改 变固定器805的支撑尺寸改变人工裂缝804的缝宽，并且人工裂缝804可以根据测试要求 变换成水平方向或垂直方向，从而实现不同岩层岩性、不同裂缝宽度、不同性能压裂液在不 同流量和压力下的摩阻损失测定。
[0021] 本实用新型并不局限于上述实施例，凡是在本实用新型公开的技术方案的基础 上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些 技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型保护的范围内。
【权利要求】
1. 一种测试压裂裂缝摩阻的装置，包括依次管线连接的加砂装置、混砂罐、输送泵、摩 阻测试箱，所述摩阻测试箱的出口通过回流管线与混砂罐连接，所述摩阻测试箱与输送泵 之间的管线上分别设有流量计和压力计一，所述摩阻测试箱出口端的回流管线上设有压力 计二，所述流量计、压力计一和压力计二分别与数据采集系统连接，其特征在于，所述摩阻 测试箱包括箱体，所述箱体内设有岩心夹持模块，所述岩心夹持模块内设有一定宽度的用 于模拟待测岩层的水力压裂裂缝的人工裂缝，与所述人工裂缝两端相对应的箱体壁上分别 设有进液口和出液口，与所述进液口端连通的管线上分别设有与人工裂缝连通的若干射孔 孔眼。
2. 根据权利要求1所述的测试压裂裂缝摩阻的装置，其特征在于，所述岩心夹持模块 包括平行设置的并与摩阻测试箱的前后箱体壁分别固定连接的两块岩板，所述岩板的相对 面之间设有用于模拟人工裂缝的缝隙。
3. 根据权利要求2所述的测试压裂裂缝摩阻的装置，其特征在于，所述岩板为水泥浇 筑而成，并在相对应的表面分别不均勻嵌有与待测地层岩性相同的岩石。
4. 根据权利要求2或3的测试压裂裂缝摩阻的装置，其特征在于，所述箱体包括上口敞 开的上部和用于密封上口的上盖，所述岩板与箱体壁之间通过固定器固定。
5. 根据权利要求4的测试压裂裂缝摩阻的装置，其特征在于，所述岩板之间的相对缝 宽通过固定器可调。
【文档编号】G09B25/06GK203849930SQ201420258379
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】李升芳, 殷玉平, 杲春, 王进涛 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司