一种模拟压裂液二维滤失的装置的制作方法

本发明涉及一种模拟压裂液二维滤失的装置，属于石油工程领域。

背景技术：

在使用水力压裂技术对油气储层改造过程中，地层渗透性及注入的高压的压裂液导致压裂液向地层中发生滤失。压裂液滤失速度是压裂设计的关键因素，受压裂液粘度、压力、地层渗透率等多种因素影响，不同条件下滤失速度准确模拟对压裂设计具有重要作用。

现有的压裂液滤失模拟装置基本都是一维模拟，而实际地层中压裂液滤失为二维或三维滤失，故模拟效果与实际情况具有一定偏差。因此，需要提供一种能模拟压裂液二维滤失的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模拟压裂液二维滤失的装置，该装置可实现压裂液向岩心滤失过程中的二维乃至三维流动。

本发明所提供的模拟压裂液二维滤失的装置，包括储液罐、液压泵、围压泵、岩心加持器、储油罐和称重器；

所述储液罐与所述岩心加持器上端的压裂液入口相连通，且相连通的管线上设有液压泵；

所述储油罐与所述岩心加持器的围压腔相连通，且相连通的管线上设有围压泵；

所述称重器位于所述岩心加持器下端的滤液流出装置的下部。

所述的装置中，所述岩心加持器上端还有压裂液出口，所述压裂液出口与所述储液罐相连通。

所述的装置中，所述压裂液入口与所述液压泵相连通的管线、所述压裂液出口与所述储液罐相连通的管线上均设有开关阀。

所述的装置中，所述围压泵与所述围压腔相连通的管线上设有开关阀。

所述的装置中，所述岩心加持器包括围压筒和橡胶套；所述橡胶套套内用于放置钻孔岩心；

所述橡胶套设于所述围压筒内，且所述橡胶套与所述围压筒之间的环腔为所述围压腔。

所述的装置中，所述橡胶套与其内放置的岩心之间设有用于充填陶粒的陶粒充填腔，其作用是便于向岩心施加围压，同时可允许钻孔岩心孔内的压裂液向外滤失，并流入所述称重器。

所述的装置中，所述橡胶套通过橡胶套固定装置设于所述围压筒内。

所述的装置中，所述围压筒的两端分别设有滤液流入装置和所述滤液流出装置；

所述压裂液入口和所述压裂液出口均设于所述滤液流入装置上且一端延伸至所述钻孔岩心的钻孔内；

所述滤液流出装置上设有滤液流出孔，如两个。

所述的装置中，所述称重器为称重传感器。

所述的装置中，所述液压泵、所述围压泵和所述称重器均与计算机控制系统相连；

所述液压泵与所述围压泵均为恒压泵。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明由于设有陶粒充填腔，可在此空腔内充填陶粒，围压可通过橡胶套传递到陶粒进而施加到岩心，从而为岩心施加围压。同时由于采用钻孔岩心，可使岩心内的滤液能够径向二维流动，由于围压的高孔隙度特性，滤液可流入陶粒填充腔进而流出。

2、本发明在钻孔岩心内设有滤液流入与流出通道，不但可以实现压裂液静滤失，还可用于模拟动滤失，动滤失模拟过程能够更加真实的体现出压裂液轴向流动对岩心内壁表面滤饼的剪切作用。

3、本发明设置液压泵、围压泵及称重传感器均与计算机控制系统相连，计算机控制系统可便捷的控制液压与围压，同时自动读取称重传感器的数据，可减少人工读数的重复性劳动及人为误差。

附图说明

图1是本发明模拟压裂液二维滤失的装置结构示意图。

图2是本发明模拟压裂液二维滤失的装置中岩心夹持器零部件的拆解图。

图3是本发明模拟压裂液二维滤失的装置中岩心夹持器零部件组装步骤图。

图中各部件如下：

1-储液罐；2-液压泵；3-岩心加持器；4-开关阀；5-围压泵；6-储油罐；7-称重传感器；8-计算机控制系统；9-钻孔岩心；10-橡胶套固定装置(上)；11-橡胶套固定装置(下)；12-围压筒；13-橡胶套；14-滤液流出装置；15-滤液流出孔；16-压裂液入口；17-压裂液出口；18-滤液流入装置；19-围压腔；20-陶粒充填腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的一种模拟压裂液二维滤失的装置，其包括储液罐1、液压泵2、岩心加持器3、开关阀4、围压泵5、储油罐6、称重传感器7、计算机控制系统8，其中，液压泵2与围压泵5均为恒压泵。。

其中，如图2和图3所示，岩心加持器3包括橡胶套固定装置(上)10、橡胶套固定装置(下)11、围压筒12、橡胶套13、滤液流出装置14和滤液流入装置18。滤液流出装置14上设有两个滤液流出孔15，滤液流入装置18上设有压裂液入口16和压裂液出口17；橡胶套13与围压筒12之间的环腔为围压腔19，橡胶套13与钻孔岩心9之间的空隙为陶粒充填腔20，用于填充陶粒。

如图1所示，储液罐1与液压泵2的入口相连通，液压泵2的出口与压裂液入口16相连通，且连通的管线上设有开关阀(图中未标)，压裂液出口17与储液罐1直接连通，且连通的管线上设有开关阀(图中未标)，用于控制管线的连通。储油罐6与围压泵5相连通，围压泵5与围压腔19相连通，且流通的管线上设有开关阀4，用于控制管线的连通。称重传感器7位于滤液流出装置18的下部，用于接收从滤液流出装置14流出的滤液并称重。

本发明模拟压裂液二维滤失的装置中，称重传感器7、液压泵2及围压泵5均与计算机控制系统8相连，且液压泵2及围压泵5受计算机控制系统8控制。

使用本发明模拟压裂液二维滤失的装置时，可按照下述步骤进行：

按照图3的安装顺序安装岩心夹持器3：通过橡胶套固定装置(上)10和橡胶套固定装置(下)11将橡胶套13固定于围压筒12内，然后安装滤液流入装置18，再将钻孔岩心9加入至橡胶套13内(使滤液流入装置18上的压裂液入口16和压裂液出口17延伸至钻孔岩心9的钻孔内)，同时在钻孔岩心9与橡胶套13之间形成的陶粒充填腔20内填入陶粒，最后安装上滤液流出装置14。将配置好的压裂液装入滤液罐1中，关闭压裂液出口17处的开关阀，打开压裂液入口16处及围压泵5处的开关阀4；计算机控制系统8通过控制围压泵5向围压腔19注入围压油，对钻孔岩心9施加恒定的围压，控制液压泵2将压裂液泵入钻孔岩心9，使其达到设定的压力。当滤液从滤液流出装置14流入称重传感器7时，计算机控制系统8采集称重传感器7的数据，这种测试过程为静滤失测试。如果选择打开压裂液出口17处的开关阀，压裂液可循环，此滤失过程即为动滤失测试。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种模拟压裂液二维滤失的装置。所述装置中，储液罐与岩心加持器上端的压裂液入口相连通，且相连通的管线上设有液压泵；储油罐与岩心加持器的围压腔相连通，且相连通的管线上设有围压泵；称重器位于岩心加持器下端的滤液流出装置的下部。本发明在钻孔岩心内设有滤液流入与流出通道，不但可以实现压裂液静滤失，还可用于模拟动滤失，动滤失模拟过程能够更加真实的体现出压裂液轴向流动对岩心内壁表面滤饼的剪切作用。本发明中液压泵、围压泵及称重传感器均与计算机控制系统相连，计算机控制系统可便捷的控制液压与围压，同时自动读取称重传感器的数据，可减少人工读数的重复性劳动及人为误差。

技术研发人员：吴俊涛;邓金根;范白涛;许杰;张晓诚;林海;高斌;张启龙;谭强;刘伟
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）;中海油研究总院有限责任公司;中海石油（中国）有限公司天津分公司
技术研发日：2019.04.29
技术公布日：2019.07.16