一种动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置及其观测操作方法与流程

文档序号:19943748发布日期:2020-02-18 08:50阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,包括可视化流动模拟单元(100)、可视化夹持控温单元(200)、可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)、供液单元(400)、控压和控流量单元(500)、自支撑压裂液与通道压裂液分离器(600)和图像采集单元(700),其中:

可视化流动模拟单元(100),用于模拟自支撑压裂液体在地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程;

可视化夹持控温单元(200),与可视化流动模拟单元(100)相连,用于对可视化流动模拟单元(100)内的自支撑压裂液和通道压裂液进行加热,形成自支撑固相;

供液单元(400),与可视化流动模拟单元(100)相连,用于向控压和控流单元(500)输出自支撑压裂液和通道压裂液;

控压和控流单元(500),与供液单元(400),相连接,用于向可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)提供自支撑压裂液和通道压裂液;

可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300),与控压和控流单元(500)相连接,用于模拟注液管线井筒和混砂车对由自支撑压裂液与通道压裂液组成的混合液的输送过程,将控压和控流单元(500)输送过来的由自支撑压裂液与通道压裂液组成的混合液,输送给可视化流动模拟单元(100);

自支撑压裂液与通道压裂液分离器(600),与可视化流动模拟单元(100)相连接,用于对可视化流动模拟单元(100)流出的自支撑压裂液与通道压裂液的混合液进行分离,然后将分离获得的自支撑压裂液与通道压裂液,分别返回输送给供液单元(400);

图像采集单元(700),用于实时拍摄采集自支撑压裂液在可视化流动模拟单元(100)内的流动分布过程和固化过程,及在可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)内的流动过程。

2.如权利要求1所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,可视化流动模拟单元(100),具体包括:横向分布的主体框架(1);

主体框架(1)的正面开口,并且其中部具有一个中间空腔(1000);

中间空腔(1000)内用于放置横向垂直分布的模拟移动裂缝滑块(9);

主体框架(1)的正面开口上覆盖设置有钢化玻璃(7);

主体框架(1)与一个背框(8)的正面固定连接;

主体框架(1)的顶部左右两端,分别开有一个注液孔(2)和流出孔(3);

中间空腔(1000)的左边,设置有一个注入端内腔(13),注入端内腔(13)与注液孔(2)相连通;

中间空腔(1000)的右边,设置有流出端内腔(14),流出端内腔(14)与流出孔(3)相连通;

中间空腔(1000)前端左侧边缘,与注入端内腔(13)前端右侧边缘之间,具有一个第一模拟射孔带斜坡面(151);

中间空腔(1000)前端右侧边缘,与流出端空腔(14)前端左侧边缘之间,具有一个第一平行裂缝面(161);

注液孔(2),与液体注入管(101)相连通;

流出孔(3),与液体流出管(102)相连通。

3.如权利要求2所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,液体注入管(101)和液体流出管(102),分别连接与压力变送器(44)的一个测量端;

液体注入管(101)和液体流出管(102)上,还分别安装有一个流入与流出控制开关(43);

第一模拟射孔带斜坡面(151)是形状为右边靠前,左边靠后的斜面;

第一平行裂缝面(161)与主体框架(1)的正面相互平行;

钢化玻璃(7)的上下两侧,分别具有一个钢化玻璃固定架(17);

钢化玻璃固定架(17),与主体框架(1)的正面固定连接。

4.如权利要求2所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,背框(8)的背面左右两端,分别安装有一个纵向分布的固定可调旋钮架(4);

每个固定可调旋钮架(4)的中心位置以及与该位置对应的背框(8)上,具有一个纵向分布的可调旋钮连接螺纹孔;

该可调旋钮连接螺纹孔,与纵向分布的可调旋钮(5)螺纹连接。

5.如权利要求2所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,背框(8)的后侧,在两个固定可调旋钮架(4)的左右两侧的位置,分别具有一个固定销连接螺纹孔;

固定销连接螺纹孔垂直贯通背框(8);

每个固定销连接螺纹孔与一个固定销(6)螺纹连接。

6.如权利要求1所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,可视化夹持控温单元(200),其是用于油浴加热控温的装置,其具体包括中空透明的可视化油浴槽(25);

可视化油浴槽(25)内预先存储有油浴油(26);

可视化油浴槽(25)内的油浴油(26)中,安装有u形的加热管(24)(具体可以为常见的电加热管);

主体框架(1)以及钢化玻璃(7),位于油浴油(26)中;

可视化油浴槽(25)的顶部开口;

可视化油浴槽(25)的油浴油(26)中,放入油浴搅拌器(23)的搅拌桨;

可视化油浴槽(25)的右边,设置有一个可视化平板夹持固定支架(27);

可视化平板夹持固定支架(27)上安装有三个机械爪,用于抓取可视化流动模拟单元(100);

注液孔(2),与供液单元(400)相连通;

供液单元(400),具体包括两个螺杆泵(39)和两个液桶(38);

两个液桶(38)分别用于盛放自支撑压裂液与通道压裂液;

两个液桶(38)的出液口,分别与两个螺杆泵(39)的入液口相连通;

每个液桶(38)内侧顶部,安装有配液搅拌器(37);

控压和控流单元(500),与供液单元(400)相连接,用于向可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)提供自支撑压裂液和通道压裂液;

控压和控流单元(500)具体包括两个流量计(40)、两个耐震压力表(41)和两个单流阀(42);

每个螺杆泵(39)的出液口所连接的液体输出支路管道(260)上,分别安装有一个流量计(40)、一个耐震压力表(41)和一个单流阀42;

两条液体输出支路管道(260)在汇流后,与可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)中的模拟运输输入管(301)相连通;

可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)具体包括模拟运输输入管(301);

模拟运输输入管(301)的一端,与控压和控流单元(500)中的两条液体输出支路管道(260)的一端相连通;

模拟运输输入管(301)的另一端,通过密封接头(34),与

串接在一起的两根模拟地面集输可视化管线(29)的一端相连通;

串接在一起的两根模拟地面集输可视化管线(29)的另一端,通过两个密封接头(34)以及位于两个密封接头(34)之间的连接管道上的模拟混砂车剪切泵(35),与模拟压裂管线(30)的一端相连通;

模拟压裂管线(30)的另一端,通过密封接头(34)和模拟井口可视化弯头(33),与模拟套管和油管管线(31)的一端相连通;

模拟套管和油管管线(31)的另一端,与可视化流动模拟单元(100)中的液体注入管(101)相连通;

模拟地面集输可视化管线(29)、模拟压裂管线(30)、模拟套管和油管管线(31)、模拟地面集输可视化弯头(32)以及模拟井口可视化弯头(33)的流入端和流出端,分别与一个管路压降压力变送器(28)的两端接头相连接。

7.如权利要求1所述的动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置,其特征在于,自支撑压裂液与通道压裂液分离器((600)),具体包括中空的分离器壳体((6000));

分离器壳体(6000)的左右两端,分别具有通道压裂液流出口(46)和混合液流入口(45);

混合液流入口(45),通过中空的液体流出管(102),与可视化流动模拟单元(100)中主体框架(1)上的流出孔(3)相连通;

分离器壳体(6000)的底部具有自支撑压裂液流出口(47);

分离器壳体(6000)内安装有一个高转速的离心机(48);

通道压裂液流出口(46),通过中空的连接管道,与供液单元(400)中用于存储通道压裂液的液桶(38)顶部相连通;

自支撑压裂液流出口(47),通过中空的连接管道,与供液单元(400)中用于自支撑压裂液的液桶(38)顶部相连通;

图像采集单元(700),具体包括多个摄像机(49);

每个摄像机(49)的左右两侧分别设置有至少一个补光灯(50)。

8.一种如权利要求1-7任一项动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置的观测操作方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,将可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)中的各组件水平放置,以及通过可视化夹持控温单元(200)中的可视化平板夹持固定支架(27),将可视化流动模拟单元(100)在可视化夹持控温单元(200)中的可视化油浴槽(25)内垂直放置,保证油浴油(26)将可视化流动模拟单元(10)浸没;

第二步,开启可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)、供液单元(400)、控压和控流量单元(500)和自支撑压裂液与通道压裂液分离器(600);

第三步,分别在供液单元(400)中的两个液桶(38)内倒入配置好的自支撑压裂液与通道压裂液,分别用配液搅拌器(37)进行充分搅拌后,盖上液桶盖,以免液体挥发,然后,开启用于存储通道压裂液的液桶(38)对应的双路变频器36(),控制该液桶(38)对应的螺杆泵(39)缓慢启动,接着,快速设定通道压裂液排量为v通;

第四步,迅速开启用于存储自支撑压裂液的液桶(38)对应的双路变频器(36),控制对应的螺杆泵(39),快速启动,并根据对应流量计(40)的读数,控制自支撑压裂液以不同排量泵注,此时同时采用摄像机对拍摄区域同步连续进行录制,记录可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)与可视化流动模拟单元(100)内自支撑压裂液体系的流动形态;

第五步,当自支撑压裂液的排量v自n与通道压裂液的排量v通的比例n达到当次设计排量比时,分别控制供液单元(400)中的用于存储自支撑压裂液与通道压裂液的两个液桶(38)对应的双路变频器(36)和螺杆泵(39)停止。

9.如权利要求8所述的观测操作方法,其特征在于,在第一步中,需要保持可视化流动模拟单元(100)中模拟裂缝的前后的底端在同一水平面。

10.如权利要求8所述的观测操作方法,其特征在于,在第四步中,用多部补光灯对需要摄像的装置进行补光,照度需要达到1000mcd以上,两部高速摄像机需要以短于1/1000s的快门速度对拍摄区域同步连续进行录制,记录可视化注液管线井筒和混砂车模拟单元(300)与可视化流动模拟单元(100)内自支撑压裂液体系的流动形态。

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