一种模拟通道压裂泵注方式及测量通道率的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种模拟通道压裂栗注方式及测量通道率的装置，属于油气田开 发的技术领域。
【背景技术】
[0002] 在我国常规油气藏开发进入后期的前提下，非常规油气藏及致密油气藏等难开发 储层的战略地位逐年上升。水力压裂技术作为现今开发低渗透、致密油气藏的主要技术措 施，在我国已经得到了广泛的应用，并针对不同的地层特性及储层条件发展出了多种针对 性强的压裂技术。通道压裂技术即是在常规水力压裂技术的基础上，利用多簇射孔、拌注纤 维和脉冲栗注技术将支撑剂以支撑剂团的形式不连续的注入并支撑充填层，在裂缝内形成 通道结构，改变流体在裂缝内的流动方式并大幅度提高充填层导流能力的技术。通道压裂 技术自正式提出可行性施工方案至今已在多国不同地区进行了大量试验与正式压裂施工， 均取得了优于常规水力压裂的成果。
[0003] 温庆志等人在"通道压裂砂堤分布规律研究"中首次定义通道率为支撑裂缝中支 撑剂未填充的面积与支撑裂缝总壁面积之比，并提出了在拍摄支撑剂分布的照片后利用软 件分析计算通道率的方法。分析实际裂缝形态，可将其近似为一立方体模型，实际通道率的 物理意义为在通道压裂中支撑剂充填层中未填充支撑剂的通道体积与充填层总体积的比 值，因此在二维平面的基础上分析和计算通道率均会导致一定的误差。
[0004] 我国目前对通道压裂技术的研究尚在起步阶段，缺乏系统的在实际地层裂缝模型 上对通道压裂中各重要参数的测量及相应的测量装置。作为通道压裂中十分重要的一项参 数，通道率直接反映通道形成情况，间接反映充填层导流能力，对通道率在闭合压力下变化 的研究具有重要意义。 【实用新型内容】
[0005] 针对以上的技术不足，本实用新型提供一种模拟通道压裂栗注方式及测量通道率 的装置，以在室内开展通道压裂栗注实验，测量通道率随闭合压力的变化以及观测通道压 裂中压裂液与支撑剂的运移及分布等规律。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种模拟通道压裂栗注方式及测量通道率的装置，包括注入栗、压裂液池1、压裂 液池2、携砂装置、混砂池、压力机、支撑裂缝模拟室、位移计、液量计量装置和电脑；
[0008] 所述注入栗与压裂液池1、混砂池和支撑裂缝模拟室相连，所述压裂液池2、携砂装 置各自与混砂池相连，所述压力机与支撑裂缝模拟室相连，所述支撑裂缝模拟室上设有位 移计，所述支撑裂缝模拟室与液量计量装置相连，所述位移计、液量计量装置各自与电脑相 连。
[0009] 注入栗的主要目的是提供栗注压力以将压裂液栗注进入支撑裂缝模拟室，压裂液 池1的主要目的是配置压裂液，压裂液池2的主要目的是配置压裂液和纤维的混合液，携砂 装置的主要目的是携带支撑剂进入混砂池，混砂池的主要目的是将支撑剂和拌注纤维的压 裂液均匀混合，压力机的主要目的是提供模拟的闭合压力，支撑裂缝模拟室的主要目的是 提供测试通道率变化的结构并模拟支撑剂团在裂缝内的运移、分布及沉降规律，位移计的 主要目的是测量支撑裂缝模拟室在压力机下产生的位移变化，液量计量装置的主要目的是 计量排出压裂液的体积，电脑的主要目的是根据位移变化和排出压裂液体积计算通道率的 变化。
[0010] 根据本实用新型优选的，所述携砂装置包括螺杆栗、螺杆、乘砂池和卸砂口，螺杆 与螺杆栗相连，螺杆位于乘砂池中，卸砂口位于乘砂池一端，携砂装置的输砂方式为螺杆旋 转输砂。
[0011] 根据本实用新型优选的，所述混砂池包括支撑剂进口、压裂液进口、搅拌器、搅拌 栗、出液口，搅拌器与搅拌栗相连。搅拌器用于搅拌混砂池内的物体。
[0012] 进一步优选的，所述搅拌器包括搅拌器1、搅拌器2,搅拌栗包括搅拌器1栗、搅拌器 2栗。
[0013] 根据本实用新型优选的，所述支撑裂缝模拟室包括侧壁、上活塞、下活塞、位于上 活塞上部的上盖板和位于下活塞下部的下盖板，上活塞与下活塞位于侧壁内，上活塞与下 活塞之间形成充填层，所述下活塞的上边缘和上活塞的下边缘分别设置有密封胶圈，侧壁 两端分别设有进液口和排液口。
[0014] 进一步优选的，充填层高度为0 · 5-1 · 5cm。
[0015] 进一步优选的，上活塞与上盖板之间、下活塞与下盖板之间均为螺纹连接。
[0016] 进一步优选的，所述支撑裂缝模拟室的排液口设有自锁结构，所述自锁结构为上 下对称的锯齿状凸起，锯齿状凸起形成锯齿状通道。自锁结构依据贾敏效应设计，贾敏效应 为一种阻力效应:气泡或油滴在通过细小的孔隙喉道时，由于孔道和喉道的半径差使得气 泡或油滴两端的弧面毛管力表现为阻力，若要通过半径较小的喉道必须拉长并改变形状， 这种变形将消耗一部分能量，从而减缓气泡或油滴运动，增加额外的阻力，这种现象称为贾 敏效应。通过自锁结构，可在栗注过程中及低于闭合压力下维持具有一定粘度的流体不从 排液口流出。
[0017] 进一步优选的，所述的支撑裂缝模拟室的侧壁为玻璃纤维强化塑料制成的侧壁， 侧壁的抗压强度为90MPa。
[0018] 进一步优选的，所述的支撑裂缝模拟室的上盖板、下盖板、上活塞、下活塞的材料 均为4Crl3不锈钢。
[0019] 根据本实用新型优选的，所述位移计包括位移计a和位移计b，位移计通过位移数 据转换器与电脑相连。设置两个位移计使位移测量更加精准。
[0020] 根据本实用新型优选的，所述液量计量装置包括电子计量仪和转换器。电子计量 仪自动计量数据，转换器与电脑相连，转换器将记录数据传入电脑。
[0021] 根据本实用新型优选的，所述注入栗的功率为200W。
[0022] 利用上述装置模拟通道压裂栗注方式并测量通道率的方法包括步骤如下：
[0023] (1)连接支撑裂缝模拟室侧壁与下活塞、底板，连接支撑裂缝模拟室侧壁与上活 塞、底板，连接注入栗、压裂液池1、混砂池和支撑裂缝模拟室，将压裂液池2、携砂装置与混 砂池相连，将压力机与支撑裂缝模拟室相连，将支撑裂缝模拟室与液量计量装置相连，将位 移计、液量计量装置与电脑相连，检验整个装置的密闭性；
[0024] (2)按一定比例配置压裂液于压裂液池1中，按一定比例配置含拌注纤维的压裂液 于压裂液池2中，选取所需支撑剂置于携砂装置中；
[0025] (3)接通压裂液池2、携砂装置及混砂池，打开携砂装置的螺杆栗和混砂池的搅拌 栗；
[0026] (4)打开注入栗，交替打开压裂液池1与注入栗的接口、混砂池与注入栗的接口，形 成不携砂的压裂液与含拌注纤维的携砂压裂液脉冲式注入的液流，通过支撑裂缝模拟室的 侧壁观察通道压裂支撑剂团在模拟裂缝充填层内的运移、分布和沉降规律；
[0027] (5)控制压力机以预设的闭合压力施加压力于支撑裂缝模拟室上，通过位移计和 液量计量装置采集数据上活塞位移1及排出液量v排；
[0028] (6)电脑根据实时采集到的数据，进行以下计算过程，测量通道率：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] ν'填=v填-1 · St真(4)
[0033] V'i=V、-V?si+V# (5)
[0034] 将(4)(5)带入(3)可得推导公式(6)如下，
[0035]
(6)
[0036] 其中，CR-初始通道率;Vt初始支撑剂团体积，初始支撑剂团体积