技术特征：
1.一种裂缝模拟装置，其特征在于，包括：裂缝主体，所述裂缝主体呈半椭圆状，所述裂缝主体包括固定板和透明观测板，所述固定板和所述透明观测板围合形成裂缝空间，所述裂缝空间的开口位于所述裂缝主体的轴处；沿所述裂缝主体的弧形外周上形成有均匀分布的出口孔眼；主液体与支撑剂注入部，其与所述裂缝主体的所述裂缝空间的开口连通；以及，次级液体与支撑剂注入部，其包括次级注入管线，所述次级注入管线可移动地设置在所述主液体与支撑剂注入部内以调节次级注入管线注入口的高度。2.根据权利要求1所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述透明观测板通过垫块固定在所述固定板上，所述垫块沿所述裂缝主体的弧形外周设置；所述出口孔眼位于所述垫块上。3.根据权利要求2所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述垫块与所述固定板间形成有密封胶层，所述密封胶层由树脂胶构成；所述垫块与所述透明观测板间形成有密封胶层，所述密封胶层由树脂胶构成。4.根据权利要求2所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述垫块与所述透明观测板间安装有橡胶垫圈，用于支撑所述透明观测板。5.根据权利要求2所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述垫块上均匀分布有安装孔眼，螺钉能够穿过所述安装孔眼和所述固定板从而将所述垫块固定在所述固定板上。6.根据权利要求2所述的裂缝模拟装置，其特征在于，沿所述透明观测板的弧形外周均匀分布有固定孔眼，螺钉能够穿过所述固定孔眼将所述透明观测板固定在所述垫块上。7.根据权利要求1所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述透明观测板上标注有尺度刻度线。8.根据权利要求1-7中任一项所述的裂缝模拟装置，其特征在于，所述固定板由钢质材料制成，所述透明观测板由高强度有机玻璃制成。9.一种支撑剂运移轨迹与展布的实验仪器，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的裂缝模拟装置。10.根据权利要求9所述的实验仪器，其特征在于，还包括：水源，用于向实验仪器提供实验所需的水；主注入混合系统，用于向所述裂缝模拟装置的主液体与支撑剂注入部提供携砂液；次级注入混合系统，用于向所述裂缝模拟装置的次级液体与支撑剂注入部提供携砂液；出口管线收集罐，用于携砂液的收集，其与所述出口孔眼通过管线连通，所述出口管线收集罐与主注入混合系统的主注入混液罐通过管线连通；以及，控制系统，用于控制所述实验仪器的运行并记录运行数据。11.根据权利要求10所述的实验仪器，其特征在于，所述主注入混合系统包括：主注入混液罐，其与所述水源连接，能够用于配置压裂液与携砂液；主支撑剂添加装置，其与所述主注入混液罐连接，用于向所述主注入混液罐输送支撑剂；以及，主注入泵，其与所述主注入混液罐连接，用于控制进入主液体与支撑剂注入部的携砂液的流量，所述主注入泵与所述裂缝模拟装置的所述主液体与支撑剂注入部通过管线连通。
12.根据权利要求11所述的实验仪器，其特征在于，连接所述主注入泵与所述裂缝模拟装置的所述主液体与支撑剂注入部间的管线上设置有主注入管线球阀、主注入流量计和主注入压力计。13.根据权利要求10所述的实验仪器，其特征在于，所述次级注入混合系统包括：次级注入混液罐，其与所述水源连接，能够用于配置压裂液；次级注入泵，其与所述次级注入混液罐连接，用于控制进入次级液体与支撑剂注入部的压裂液的流量；以及，次级支撑剂添加装置，其第一端与次级注入泵通过管线连通；其第二端与次级液体与支撑剂注入部的次级注入管线通过管线连通，用于向所述次级注入管线添加支撑剂。14.根据权利要求13所述的实验仪器，其特征在于，连接所述次级注入泵和所述次级支撑剂添加装置的管线上设置有次级注入管线球阀、次级注入流量计和次级注入压力计。15.根据权利要求10所述的实验仪器，其特征在于，连接所述出口孔眼与所述出口管线收集罐的管线上设置有出口流量计和出口控制阀门。16.根据权利要求10所述的实验仪器，其特征在于，所述控制系统分别与主支撑剂添加装置、主注入混液罐、主注入泵、次级支撑剂添加装置、次级注入混液罐、次级注入泵以及各个流量计和压力计通信连接。17.一种利用权利要求9-16中任一项所述的实验仪器分析支撑剂运移轨迹与展布的方法，其特征在于，包括以下步骤：设定携砂液参数、注入参数；向所述裂缝模拟装置泵送携砂液；透过所述裂缝模拟装置的透明观测板观测支撑剂运移轨迹与展布特征并进行拍摄；改变携砂液参数、注入参数，重复上述步骤。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在模拟支撑剂运移轨迹时，向所述裂缝模拟装置泵送携砂液包括以下步骤：调节次级注入管线注入口的高度至目标高度；主注入混合系统通过主液体与支撑剂注入部向所述裂缝模拟装置输送压裂液；次级注入混合系统通过次级液体与支撑剂注入部向所述裂缝模拟装置泵送携砂液。19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在模拟支撑剂展布特征时，向裂缝模拟装置泵送携砂液包括以下步骤：调节次级注入管线注入口的高度至所述裂缝模拟装置顶端，以避免其对实验的干扰；主注入混合系统通过主液体与支撑剂注入部向所述裂缝模拟装置泵送携砂液。
技术总结
本申请提供了一种裂缝模拟装置、支撑剂运移轨迹与展布的实验仪器和方法。该裂缝模拟装置包括：裂缝主体，裂缝主体呈半椭圆状，裂缝主体包括固定板和透明观测板；沿裂缝主体的弧形外周上形成有均匀分布的出口孔眼；主液体与支撑剂注入部；以及，次级液体与支撑剂注入部，其包括次级注入管线，次级注入管线可移动地设置在主液体与支撑剂注入部内以调节次级注入管线注出口的高度。本申请利用该裂缝模拟装置能够模拟椭圆形压裂裂缝形态以及裂缝尖端的支撑剂运移轨迹与展布规律。同时，该裂缝模拟装置在裂缝高度方向上有流体流动，能够分析高度方向的流体流动对支撑剂运移轨迹与展布的影响。该裂缝模拟装置还能够对少量甚至单颗粒支撑剂在裂缝中的运移轨迹进行评价。撑剂在裂缝中的运移轨迹进行评价。撑剂在裂缝中的运移轨迹进行评价。
技术研发人员：潘林华 王海波 贺甲元 李凤霞 周彤 董涛
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院
技术研发日：2021.03.23
技术公布日：2022/9/27