一种复杂裂缝综合导流能力测试系统及方法与流程

本发明涉及裂缝导流性能分析评估，尤其涉及一种复杂裂缝综合导流能力测试系统及方法。

背景技术：

1、随着页岩气水平井体积压裂技术的应用逐渐广泛，在致密砂岩油气藏、低渗碳酸盐岩油气藏及煤层气等领域，都获得了成功的应用，开发效果也不断提升。但决定压后产量是否稳定的主要因素取决于复杂裂缝尤其是小尺度的支裂缝及微裂缝的导流能力的高低。

2、目前在提高主小微不同尺度裂缝的导流能力方面进行了大量的工作，如提前加砂、增加小粒径支撑剂的比例等，都取得了较大的成效。但在裂缝导流能力性能的测试及评价方面，主要还是依靠单一主裂缝的测试装置及方法，即使考虑支裂缝及微裂缝的导流能力，也是在主裂缝导流能力测试装置中，采用较低的铺砂浓度及较高的导流能力来近似模拟。但无法考虑主裂缝及支裂缝、微裂缝共存条件下的复杂裂缝综合导流能力测试的要求。

3、显然地，三种尺度裂缝共存的条件下，它们的导流能力是相互影响的，如主裂缝的导流能力相对较大，则大部分测试流体会沿主裂缝流动，而沿转向支裂缝及微裂缝的流量则相对较小。此外，对不同的支裂缝而言，即使是相同的砂铺置浓度，因主裂缝中流动时存在压力梯度，裂缝不同位置的流量不同，如靠近主裂缝入口的支裂缝的流量会相对较大，因此采用传统的压力测量方式无法获取不同裂缝精确的压力数据，影响复杂裂缝综合导流能力评估的可靠性。

4、虽然个别现有技术中在研究中考虑了转向支裂缝，但测试装置及测试方法仍是单一主裂缝的测试模式，基于其开展裂缝导流能力测量实验，无法满足领域内地质探测工程与复杂裂缝导流性能的精确评测要求。因此，有必要研制新的复杂裂缝综合导流能力测试系统及评价方法，以解决上述问题的局限性。

5、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种复杂裂缝综合导流能力测试系统，在一个实施例中，所述系统包括：

2、裂缝导流模拟仓、配置为模拟发育有不同级裂缝的复杂裂缝地质，作为开展导流能力性能实验的环境，所述裂缝导流模拟仓通过参考裂缝扩展物理模拟结果体现的裂缝分布形态制备；所述裂缝包括不同级裂缝，分为主裂缝、支裂缝和微裂缝；

3、数据采集模块，其包括根据裂缝导流模拟仓中裂缝的分布设置的一个或多个数采设备，以实时获取设定位置的压力和流量数据；

4、围压加载系统，包括围压泵注系统和围压注入接口，用于根据设置的参数为各级裂缝加载闭合应力；

5、温度加载系统，其用于根据设置的参数为不同尺度的裂缝加载闭合温度；

6、导流泵注系统，用于向裂缝导流模拟仓泵注流体实现导流能力测试实验。

7、优选地，一个实施例中，所述裂缝导流模拟仓采用模具锻件铸造工艺制备，其长度采用主裂缝的长度，宽度采用支裂缝的最短全缝长与主裂缝的宽度之和。

8、可选地，一个实施例中，设置裂缝导流模拟仓中的微裂缝与支裂缝连接，支裂缝与主裂缝连接，各支裂缝与主裂缝的长度比和夹角根据设定参数设置，不同的夹角对应不同的长度比。

9、进一步地，一个实施例中，裂缝导流模拟仓中采用活动板构建裂缝空间，通过调整主裂缝活动板、支裂缝活动板和微裂缝活动板调整不同级裂缝的长度以及角度，模拟不同的裂缝组合形态。

10、优选地，一个实施例中，所述数据采集模块包括安装在裂缝连接处的一个或多个流体压力计，用于监测实验时各裂缝连接节点处流体的压力及变化情况，所述裂缝包括主裂缝、支裂缝和微裂缝。

11、进一步地，一个实施例中，所述数据采集模块包括一个或多个流体流量计，在主裂缝的入口端、出口端分别安装一个流体流量计，在支裂缝和微裂缝的出口端分别安装流体流量计，用于监测实验时各裂缝中流体的流量及变化情况。

12、可选地，一个实施例中，所述裂缝导流模拟仓选用哈氏合金材质，至少满足140mpa和200℃的闭合应力及温度加载要求。

13、作为本发明的进一步改进，一个实施例中，主裂缝入口端设计两个流动入口，以满足压裂液返排时的气液两相及返排后的气相或油相单相流动要求，可根据需求按不同的气液比例流动或关闭其中的一个入口。

14、另一方面，一个实施例中，所述数据采集模块还包括应力采集模块和环境温度采集模块，包括设置在裂缝导流模拟仓中不同位置的一个或多个压力计及温度计，用于实时采集裂缝导流模拟仓中设定位置处的环境压力数据和环境温度数据，以为围压温度加载系统提供调控依据。

15、可选地，一个实施例中，围压加载系统的围压注入接口设置在裂缝导流模拟仓中不同位置，在裂缝的裂缝壁面对称施加围压。

16、基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的应用方面，本发明还提供一种复杂裂缝综合导流能力测试方法，该方法包括：

17、系统设置步骤、基于待测的裂缝分布参数制备匹配的裂缝导流模拟仓，根据裂缝导流模拟仓的结构设置数据采集模块、围压加载系统和温度加载系统；

18、系统功能测试步骤、以液相标准测试方法为基准，关闭支裂缝及微裂缝出口端，模拟单一主裂缝导流能力，与常规单一主裂缝的导流能力测试结果进行对比校核，测试系统功能的有效性；

19、导流测试步骤、系统功能有效性满足要求后，根据设定的实验参数控制围压加载系统、温度加载系统和导流泵注系统联合开展复杂裂缝导流能力测试实验；

20、其中，实验过程中，实时根据数据采集模块采集的流量数据和压力数据调控围压加载系统、温度加载系统和导流泵注系统的运行参数，同时监测异常状态并输出提醒信息。

21、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

22、本发明提供的一种复杂裂缝综合导流能力测试系统及方法，该系统通过裂缝导流模拟仓模拟发育有不同级裂缝的复杂裂缝地质，作为开展导流能力性能实验的环境，由围压加载系统为裂缝导流模拟仓加载闭合应力，通过温度加载系统为裂缝导流模拟仓加载闭合温度；可以有效的测试在不同应力温度条件下不同角度、长度下主裂缝、分支缝及微裂缝的综合导流能力；

23、在裂缝导流模拟仓根据裂缝的分布设置一个或多个数采设备，实时获取设定位置闭合环境和流体的压力和流量数据，为围压加载、温度加载和导流泵注提供参考；能够保障围压加载系统和温度加载系统根据实时的闭合应力数据和温度数据更新围压加载参数和温度加载参数，灵活性和可靠性更佳，提升围压和温度与实验要求的贴合性；

24、同时根据实时监测的流体流量和流体压力数据，为导流泵注系统的泵注参数调整提供依据，保障导流能力测试实验进程的标准性和精确性。

25、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种复杂裂缝综合导流能力测试系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述裂缝导流模拟仓采用模具锻件铸造工艺制备，其长度采用主裂缝的长度，宽度采用支裂缝的最短全缝长与主裂缝的宽度之和。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，设置裂缝导流模拟仓中的微裂缝与支裂缝连接，支裂缝与主裂缝连接，各支裂缝与主裂缝的长度比和夹角根据设定参数设置，不同的夹角对应不同的长度比。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，裂缝导流模拟仓中采用活动板构建裂缝空间，通过调整主裂缝活动板、支裂缝活动板和微裂缝活动板调整不同级裂缝的长度以及角度，模拟不同的裂缝组合形态。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括安装在裂缝连接处的一个或多个流体压力计，用于监测实验时各裂缝连接节点处流体的压力及变化情况，所述裂缝包括主裂缝、支裂缝和微裂缝。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括一个或多个流体流量计，在主裂缝的入口端、出口端分别安装一个流体流量计，在支裂缝和微裂缝的出口端分别安装流体流量计，用于监测实验时各裂缝中流体的流量及变化情况。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述裂缝导流模拟仓选用哈氏合金材质，至少满足140mpa和200℃的闭合应力及温度加载要求。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主裂缝入口端设计两个流动入口，以满足压裂液返排时的气液两相及返排后的气相或油相单相流动要求，可根据需求按不同的气液比例流动或关闭其中的一个入口。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括应力采集模块和环境温度采集模块，包括设置在裂缝导流模拟仓中不同位置的一个或多个压力计及温度计，用于实时采集裂缝导流模拟仓中设定位置处的环境压力数据和环境温度数据，以为围压温度加载系统提供调控依据。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，围压加载系统的围压注入接口设置在裂缝导流模拟仓中不同位置，在裂缝的裂缝壁面对称施加围压。

11.一种复杂裂缝综合导流能力测试方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结本发明提供了一种复杂裂缝综合导流能力测试系统及方法，该系统通过裂缝导流模拟仓模拟发育有不同级裂缝的复杂裂缝地质，作为开展导流能力性能实验的环境，不同级裂缝包括主裂缝、支裂缝和微裂缝；由围压加载系统为裂缝导流模拟仓加载闭合应力，通过温度加载系统为裂缝导流模拟仓加载闭合温度；在裂缝导流模拟仓中根据裂缝的分布设置一个或多个数采设备，实时获取设定位置闭合环境和流体的压力、流量数据，为围压加载、温度加载和导流泵注提供参考；采用该方案，克服了现有裂缝导流能力测试技术对于复杂裂缝地质的应用受限问题，可以有效的测试在不同应力温度条件下不同角度、长度下主裂缝、分支缝及微裂缝的综合导流能力。技术研发人员：蒋廷学,周珺,李奎为受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9