一種測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及油田開(kāi)采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種能模擬不同巖性地層的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，包括管線連接的加砂裝置、混砂罐、輸送泵、摩阻測(cè)試箱，所述摩阻測(cè)試箱的出口通過(guò)回流管線與混砂罐連接，所述摩阻測(cè)試箱與輸送泵之間的管線上分別設(shè)有流量計(jì)和壓力計(jì)一，所述摩阻測(cè)試箱出口端的回流管線上設(shè)有壓力計(jì)二，所述流量計(jì)、壓力計(jì)一和壓力計(jì)二分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述摩阻測(cè)試箱包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有巖心夾持模塊，所述巖心夾持模塊內(nèi)設(shè)有一定寬度的用于模擬待測(cè)巖層的水力壓裂裂縫的人工裂縫，與所述人工裂縫兩端相對(duì)應(yīng)的箱體壁上分別設(shè)有進(jìn)液口和出液口，與所述進(jìn)液口端連通的管線上分別設(shè)有與人工裂縫連通的若干射孔孔眼。
【專利說(shuō)明】-種測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及油田開(kāi)采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種能模擬不同巖性地層的測(cè)試壓 裂裂縫摩阻的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 到目前為止全世界已進(jìn)行水力壓裂200多萬(wàn)井次，平均每年在2萬(wàn)井次以上。尤 其是近10年，水力壓裂工作量呈直線上升趨勢(shì)，平均每年增長(zhǎng)在10%以上，壓裂增產(chǎn)占年措 施量的60%以上。伴隨新發(fā)現(xiàn)的油氣藏越來(lái)越向深層致密方向發(fā)展，導(dǎo)致儲(chǔ)層閉合壓力也 隨之越來(lái)越高，壓裂施工難度也越來(lái)越大。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高壓裂成功率及有效率顯得尤 為重要。而充分摸清地層情況是優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)，不同地層縫內(nèi)摩阻差別很大，測(cè)試 不同巖性地層縫內(nèi)摩阻大小，對(duì)準(zhǔn)確地確定施工壓力和優(yōu)化壓裂工藝，提高壓裂成功率具 有舉足輕重的作用。
[0003] 壓裂施工時(shí)，井口施工壓力如式（1)計(jì)算：（1)
[0004] 式中：PS--井口施工壓力，MPa ;PB--地層破裂壓力，MPa ;Pf--壓裂液摩擦阻 力，MPa ;PH-壓裂液靜液柱壓力，MPa。
[0005] 地層破裂壓力主要是由地層巖石的力學(xué)特性決定的，是客觀存在，因此從式（1)可 以看出：要想減小壓裂施工時(shí)井口施工壓力可以通過(guò)減小壓裂液的摩擦阻力和增大壓裂液 的靜液柱壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓裂液的摩擦阻力包括管道摩阻和裂縫縫內(nèi)摩阻，迄今為止國(guó)內(nèi)外 專家學(xué)者，對(duì)壓裂施工的摩阻研究多集中在數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析和管道摩阻測(cè)試分析，目前 國(guó)內(nèi)外對(duì)水力裂縫內(nèi)的摩阻測(cè)試方法及裝置的研究甚少?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于縫內(nèi)摩阻測(cè)試 的裝置申請(qǐng)專利有如下兩個(gè)：一種測(cè)量流體在壓裂裂縫內(nèi)摩阻的實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法 (申請(qǐng)?zhí)枮?01210158403. X)，一種模擬支撐劑在裂縫中鋪置的實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用（申請(qǐng)?zhí)?為 201210038946.8)。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)枮?01210158403. X，專利名稱為一種測(cè)量流體在壓裂裂縫內(nèi)摩阻的實(shí)驗(yàn)裝 置及其工作方法，主要利用兩張平板，四周密封后模擬裂縫腔，通過(guò)測(cè)試前后壓差計(jì)算壓力 損失大小，缺乏對(duì)不同巖性、不同縫寬裂縫摩阻的測(cè)試能力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)力有限。申請(qǐng)?zhí)枮?201210038946. 8,專利名稱為一種模擬支撐劑在裂縫中鋪置的實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用中，只能 獲取支撐劑在裂縫中鋪置情況(砂堤形態(tài))，沒(méi)法測(cè)試縫內(nèi)摩阻大小。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，通過(guò)模擬 測(cè)試不同巖性、不同裂縫形態(tài)、不同裂縫寬度的壓裂裂縫摩阻大小，以便于準(zhǔn)確制定現(xiàn)場(chǎng)施 工壓力和壓裂工藝。
[0008] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，包括依次管線 連接的加砂裝置、混砂罐、輸送泵、摩阻測(cè)試箱，所述摩阻測(cè)試箱的出口通過(guò)回流管線與混 砂罐連接，所述摩阻測(cè)試箱與輸送泵之間的管線上分別設(shè)有流量計(jì)和壓力計(jì)一，所述摩阻 測(cè)試箱出口端的回流管線上設(shè)有壓力計(jì)二，所述流量計(jì)、壓力計(jì)一和壓力計(jì)二分別與數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)連接，所述摩阻測(cè)試箱包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有巖心夾持模塊，所述巖心夾持模 塊內(nèi)設(shè)有一定寬度的用于模擬待測(cè)巖層的水力壓裂裂縫的人工裂縫，與所述人工裂縫兩端 相對(duì)應(yīng)的箱體壁上分別設(shè)有進(jìn)液口和出液口，與所述進(jìn)液口端連通的管線上分別設(shè)有與人 工裂縫連通的若干射孔孔眼。
[0009] 本實(shí)用新型的裝置中，巖心夾持模塊可以根據(jù)待測(cè)地層的巖性模擬用于水力壓裂 的人工裂縫，箱體用于固定巖心夾持模塊以便于試驗(yàn)中人工裂縫的形態(tài)尺寸保持穩(wěn)定，壓 裂液通過(guò)輸送泵經(jīng)管線泵入摩阻測(cè)試箱并經(jīng)人工裂縫后從回流管線循環(huán)回到混砂罐，測(cè)試 中，可以通過(guò)輸送泵改變壓裂液的壓力和流量，并通過(guò)壓力計(jì)一和壓力計(jì)二測(cè)定的壓力差 及人工裂縫的參數(shù)可以模擬測(cè)定一定性能壓裂液在相應(yīng)巖石和相應(yīng)裂縫寬度下的摩阻損 失。因此本實(shí)用新型的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，通過(guò)巖心夾持模塊形成的人工裂縫模擬 一定地層的巖性進(jìn)行水力壓裂中的摩阻測(cè)試，可以通過(guò)改變壓裂液性能及排量測(cè)試在一定 的巖性、一定裂縫寬度的摩阻，進(jìn)而可以摩阻為參考指標(biāo)，優(yōu)化壓裂液的減阻性能，為現(xiàn)場(chǎng) 施工和優(yōu)化壓裂液減阻性能提供參考和借鑒。
[0010] 為便于模擬不同縫寬人工裂縫，所述巖心夾持模塊包括平行設(shè)置的并與摩阻測(cè)試 箱的前后箱體壁分別固定連接的兩塊巖板，所述巖板的相對(duì)面之間設(shè)有用于模擬人工裂縫 的縫隙。
[0011] 為便于模擬不同地層巖性的人工裂縫，所述巖板為水泥澆筑而成，并在相對(duì)應(yīng)的 表面分別不均勻嵌有與待測(cè)地層巖性相同的巖石。
[0012] 為進(jìn)一步便于巖心夾持模塊與箱體的固定安裝，所述箱體包括上口敞開(kāi)的上部和 用于密封上口的上蓋，所述巖板與箱體壁之間通過(guò)固定器固定。
[0013] 為便于改變?nèi)斯ち芽p的寬度，所述巖板之間的相對(duì)縫寬通過(guò)固定器可調(diào)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置示意圖。
[0015] 圖2為巖心夾持模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為圖2中在A- A處的剖視圖。
[0017] 圖4為圖2中在B- B處的剖視圖。
[0018] 其中，1加砂裝置；2混砂罐；3壓力計(jì)一；4回流管線；5壓力計(jì)二；6輸送泵；7流 量計(jì)；8摩阻測(cè)試箱；801箱體；802上蓋；803巖板；804人工裂縫；805固定器。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如圖1、圖2、圖3和圖4所示為本實(shí)用新型的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，包括依次 管線連接的加砂裝置1、混砂罐2、輸送泵6、摩阻測(cè)試箱8,摩阻測(cè)試箱8的出口通過(guò)回流管 線4與混砂罐2連接，摩阻測(cè)試箱8與輸送泵6之間的管線上分別設(shè)有流量計(jì)7和壓力計(jì) 一 3,摩阻測(cè)試箱8出口端的回流管線上設(shè)有壓力計(jì)二5,流量計(jì)7、壓力計(jì)一 3和壓力計(jì)二 5分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，摩阻測(cè)試箱8包括箱體801，箱體801內(nèi)設(shè)有巖心夾持模塊，巖 心夾持模塊內(nèi)設(shè)有一定寬度的用于模擬待測(cè)巖層的水力壓裂裂縫的人工裂縫804,與人工 裂縫804兩端相對(duì)應(yīng)的箱體壁上分別設(shè)有進(jìn)液口和出液口，與進(jìn)液口端連通的管線上分別 設(shè)有與人工裂縫804連通的若干射孔孔眼；巖心夾持模塊包括平行設(shè)置的并與摩阻測(cè)試箱 的前后箱體壁分別固定連接的兩塊巖板803,巖板803的相對(duì)面之間設(shè)有用于模擬人工裂 縫804的縫隙；巖板804為水泥澆筑而成，并在相對(duì)應(yīng)的表面分別不均勻嵌有與待測(cè)地層巖 性相同的巖石；箱體801包括上口敞開(kāi)的上部和用于密封上口的上蓋802,巖板803與箱體 壁之間通過(guò)固定器805固定；巖板803之間的相對(duì)縫寬通過(guò)固定器805可調(diào)。
[0020] 本實(shí)用新型的裝置中，巖心夾持模塊可以根據(jù)待測(cè)地層的巖性模擬用于水力壓裂 的人工裂縫以進(jìn)行摩阻測(cè)試，壓裂液通過(guò)輸送泵6經(jīng)管線泵入摩阻測(cè)試箱8并經(jīng)人工裂縫 804后從回流管線4循環(huán)回到混砂罐2,測(cè)試中，可以通過(guò)輸送泵6改變壓裂液的壓力和流 量，并通過(guò)壓力計(jì)一 3和壓力計(jì)二4測(cè)定的壓力差及人工裂縫804的參數(shù)模擬測(cè)定某性能 壓裂液在相應(yīng)巖層和相應(yīng)裂縫寬度下的摩阻損失。該裝置中可以通過(guò)改變巖板803及巖板 表面嵌入的巖石種類和形態(tài)以模擬不同巖性巖層的人工裂縫804進(jìn)行測(cè)試，還可以通過(guò)改 變固定器805的支撐尺寸改變?nèi)斯ち芽p804的縫寬，并且人工裂縫804可以根據(jù)測(cè)試要求 變換成水平方向或垂直方向，從而實(shí)現(xiàn)不同巖層巖性、不同裂縫寬度、不同性能壓裂液在不 同流量和壓力下的摩阻損失測(cè)定。
[0021] 本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，凡是在本實(shí)用新型公開(kāi)的技術(shù)方案的基礎(chǔ) 上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些 技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，包括依次管線連接的加砂裝置、混砂罐、輸送泵、摩 阻測(cè)試箱，所述摩阻測(cè)試箱的出口通過(guò)回流管線與混砂罐連接，所述摩阻測(cè)試箱與輸送泵 之間的管線上分別設(shè)有流量計(jì)和壓力計(jì)一，所述摩阻測(cè)試箱出口端的回流管線上設(shè)有壓力 計(jì)二，所述流量計(jì)、壓力計(jì)一和壓力計(jì)二分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，其特征在于，所述摩阻 測(cè)試箱包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有巖心夾持模塊，所述巖心夾持模塊內(nèi)設(shè)有一定寬度的用 于模擬待測(cè)巖層的水力壓裂裂縫的人工裂縫，與所述人工裂縫兩端相對(duì)應(yīng)的箱體壁上分別 設(shè)有進(jìn)液口和出液口，與所述進(jìn)液口端連通的管線上分別設(shè)有與人工裂縫連通的若干射孔 孔眼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，其特征在于，所述巖心夾持模塊 包括平行設(shè)置的并與摩阻測(cè)試箱的前后箱體壁分別固定連接的兩塊巖板，所述巖板的相對(duì) 面之間設(shè)有用于模擬人工裂縫的縫隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，其特征在于，所述巖板為水泥澆 筑而成，并在相對(duì)應(yīng)的表面分別不均勻嵌有與待測(cè)地層巖性相同的巖石。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，其特征在于，所述箱體包括上口敞 開(kāi)的上部和用于密封上口的上蓋，所述巖板與箱體壁之間通過(guò)固定器固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的測(cè)試壓裂裂縫摩阻的裝置，其特征在于，所述巖板之間的相對(duì)縫 寬通過(guò)固定器可調(diào)。
【文檔編號(hào)】G09B25/06GK203849930SQ201420258379
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】李升芳, 殷玉平, 杲春, 王進(jìn)濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司