一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置

本技术涉及油气田，具体涉及一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置。

背景技术：

1、油气田的各种增产措施中，水力压裂是一项有效、常用的方法。水力压裂的目的就是要在井筒附近地层形成一条高的渗流通道供油气渗流，能否形成较高的裂缝导流能力是水力压裂作业的关键。

2、随着勘探开发井深度的增加及开采难度的加大，压裂裂缝的复杂程度也越来越大，窄裂缝、弯曲裂缝、多裂缝不断涌现，经常导致加砂困难或裂缝支撑效果差等问题。同时在压后返排过程中时常出现支撑剂返吐现象。以上问题严重影响了压裂效果。

3、多尺度支撑剂组合加砂技术是把不同粒径支撑剂的优点结合起来，在裂缝复杂或狭窄的区域加入流动性较好的小粒径支撑剂，小粒径的支撑剂处于缝端位置，起支撑微裂缝的作用，并且有防砂的作用；在裂缝条件较好的区域添加中大粒径支撑剂，中粒径的支撑剂处于缝的中部，起到主要的支撑作用，大粒径的支撑剂处于缝口位置，主要起支撑缝口的作用。这样可以使裂缝保持较高的导流能力，提高压裂成功率及支撑裂缝的质量，减少了支撑剂回吐的几率，避免在裂缝口部出现瓶颈现象。

4、目前常规的支撑剂铺置规律除了理论推导之外，还有室内实验。研究水力压裂过程中支撑剂铺置规律主要依靠大型可视化平板，将携砂液泵入平板中，通过观察平板中支撑剂的输送过程研究支撑剂运移规律。国内外对支撑剂铺置运移研究多使用单一支撑剂，部分研究使用了不同支撑剂粒径进行铺置，但是在加砂时，需要将不同粒径的支撑剂放在一起，容易混淆。常规注砂方式液体容易从注砂口返出，且不易下砂、不易控制下砂流量，实验操作较为复杂。因此，需要一种可以实时控制加砂速度，并且控制不同粒径铺置时机的支撑剂运移可视化裂缝模拟装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提供一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置。

2、本实用新型采用下述的技术方案：

3、一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，包括：第一液体储罐，第一液体储罐依次连接混砂搅拌系统、可视化可变缝宽平板裂缝模型、回收罐；第一液体储罐、混砂搅拌系统、可视化可变缝宽平板裂缝模型之间通过流动管汇相互连接；

4、所述混砂搅拌系统包括第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐；第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐的下端均连接流动管汇；第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐的上端均连接放空管汇；放空管汇连接第二液体储罐；

5、还包括用于采集数据图像的可视化装置。

6、优选的，所述第一储砂罐下端与流动管汇之间设置有第一出砂阀，第二储砂罐下端与流动管汇之间设置有第二出砂阀，第三储砂罐下端与流动管汇之间设置有第三出砂阀；第一储砂罐上端与放空管汇之间设置有第一放空阀门，第二储砂罐上端与放空管汇之间设置有第二放空阀门；第三储砂罐上端与放空管汇之间设置有第三放空阀门。

7、优选的，所述的流动管汇设置有背压阀，背压阀连接蓄能器。

8、优选的，所述流动管汇端部设置加压泵。

9、优选的，所述流动管汇与混砂搅拌系统之间依次设置有注入压力传感器和流量计。

10、优选的，所述流动管汇设置有调整液体流量进入第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐的分流口。

11、优选的，所述流动管汇出口处设置搅拌电机，搅拌电机下端连接防喷管汇，防喷管汇一端连接第二储液罐，另一端通过射孔口连接可视化可变缝宽平板裂缝模型。

12、优选的，所述流动管汇出口与搅拌电机之间连接有可调节压力的注气装置。

13、优选的，所述可调节压力的注气装置包括空气压缩机，空气压缩机依次连接第一压力传感器、手动精密调压阀、第二压力传感器。

14、优选的，所述可视化可变缝宽平板裂缝模型包括亚克力板，亚克力板之间设有垫块，外部周围通过金属框架固定。

15、本实用新型的有益效果是：

16、1、本实用新型区别以往简单将支撑剂通过常规砂罐漏下，而是将支撑剂放在密闭的储砂罐中，排净气体后通过压裂液压力辅助下砂，并且通过出砂阀控制流量。

17、2、本实用新型提供设置第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐，可以用于盛放不同粒径或不同类型的支撑剂，配合第一出砂阀、第二出砂阀、第三出砂阀使用，不仅可以实现多尺度支撑剂组合加砂，还可以随时切换支撑剂粒径，或进行脉冲加砂实验。

18、3、本实用新型设置回收罐，对压裂液进行回收、储存，可为下次实验使用，降低配液时间与实验成本，增加实验装置的环保性。

技术特征：

1.一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，包括：第一液体储罐(1)，第一液体储罐(1)依次连接混砂搅拌系统(9)、可视化可变缝宽平板裂缝模型(10)、回收罐(11)；第一液体储罐(1)、混砂搅拌系统(9)、可视化可变缝宽平板裂缝模型(10)之间通过流动管汇(7)相互连接；

2.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述第一储砂罐(19)下端与流动管汇(7)之间设置有第一出砂阀(24)，第二储砂罐(20)下端与流动管汇(7)之间设置有第二出砂阀(25)，第三储砂罐(21)下端与流动管汇(7)之间设置有第三出砂阀(26)；第一储砂罐(19)上端与放空管汇(17)之间设置有第一放空阀门(28)，第二储砂罐(20)上端与放空管汇(17)之间设置有第二放空阀门(29)；第三储砂罐(21)上端与放空管汇(17)之间设置有第三放空阀门(30)。

3.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)设置有背压阀(4)，背压阀(4)连接蓄能器(3)。

4.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)端部设置加压泵(2)。

5.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)与混砂搅拌系统(9)之间依次设置有注入压力传感器(6)和流量计(8)。

6.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)设置有调整液体流量进入第一储砂罐(19)、第二储砂罐(20)、第三储砂罐(21)的分流口(22)。

7.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)出口处设置搅拌电机(23)，搅拌电机(23)下端连接防喷管汇(27)，防喷管汇(27)一端连接第二液体储罐(5)，另一端通过射孔口(13)连接可视化可变缝宽平板裂缝模型(10)。

8.根据权利要求7所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述流动管汇(7)出口与搅拌电机(23)之间连接有可调节压力的注气装置。

9.根据权利要求8所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述可调节压力的注气装置包括空气压缩机(15)，空气压缩机(15)依次连接第一压力传感器(16)、手动精密调压阀(18)、第二压力传感器。

10.根据权利要求1所述一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，其特征在于，所述可视化可变缝宽平板裂缝模型(10)包括亚克力板，亚克力板之间设有垫块，外部周围通过金属框架固定。

技术总结
本技术公开了一种支撑剂组合粒径铺置运移可视化裂缝模拟装置，包括：第一液体储罐，第一液体储罐依次连接混砂搅拌系统、可视化可变缝宽平板裂缝模型、回收罐；第一液体储罐、混砂搅拌系统、可视化可变缝宽平板裂缝模型之间通过流动管汇相互连接；所述混砂搅拌系统包括第一储砂罐、第二储砂罐、第三储砂罐；还包括用于采集数据图像的可视化装置。本技术将支撑剂放在密闭的储砂罐中，通过出砂阀控制流量；三处储砂罐，用于盛放不同粒径支撑剂，配合出砂阀使用，实现不同粒径支撑剂铺置运移；设置回收罐用于收集压裂液，以备下次实验使用。

技术研发人员：姜宗均,杨波,张浩,钟颖,杨荻,任敏,魏泓宇
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：20230809
技术公布日：2024/1/15