【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于油氣開采，特別涉及監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置及其測試方法。
技術介紹
1、水力壓裂改造作為非常規油氣資源的重要開發技術，是溝通儲層與井筒、提高油氣井單井產量的有效手段。水力壓裂形成的支撐裂縫及激活的天然裂縫是油氣由地層向井筒滲流的主要通道，其導流能力是影響油氣井長期生產能力的重要因素。衰竭式開發過程中由于地層壓力降低，裂縫發生閉合，裂縫導流能力存在不同程度的降低，準確認識裂縫在應力條件下縫寬及導流能力的動態變化關系有助于準確預測油氣井長期產能，為壓裂工程設計或排采制度優化提供依據。
2、水力壓裂產生的裂縫包括有支撐劑支撐的支撐裂縫和無支撐劑支撐的自支撐裂縫兩種。目前測定支撐劑裂縫導流能力的常規做法主要參考石油行業標準sy/t?6302-2019《壓裂支撐劑導流能力測試方法》中提供的實驗方法，該方法采用的實驗樣品是光滑巖板，對裂縫初始充填縫寬和縫寬變化的測量均使用游標卡尺，對裂縫縫寬的變化監測精度較低。采用劈裂裂縫巖樣進行裂縫導流能力測試雖然能夠反映真實的裂縫形態，但裂縫初始縫寬在裂縫面不同位置是變化的，游標卡尺測量縫寬無法準確獲取初始平均縫寬。專利文獻cn?111157419a中公開了一種三軸圍壓條件下的裂縫導流能力測試裝置與方法，雖然采用引伸計監測巖樣的位移，但是只能測試裂縫的位移，沒有給出測量初始縫寬的方法，且測量精度較低。對于自支撐裂縫導流能力的測試，專利文獻cn111103222a中也未給出裂縫初始寬度的測量方法。綜上，目前的裂縫導流能力裝置和測試方法無法真實可靠地監測縫寬在應力下的
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術采用的技術方案如下：一種監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置，所述裝置包括主體單元、巖樣密封單元、流體泵入及監測單元、應力加載單元和縫寬監測單元；其中，
2、所述主體單元用于固定巖樣；
3、所述巖樣密封單元用于密封巖樣；
4、所述流體泵入及監測單元用于泵入流體以及測定巖樣的流量；
5、所述應力加載單元用于模擬巖樣所受應力；
6、所述縫寬監測單元用于測定巖樣內部裂縫寬度。
7、進一步地，所述主體單元包括偽三軸試驗機圍壓室、上壓頭和下壓頭；其中，所述上壓頭和下壓頭均為剛性圓柱體，所述上壓頭和下壓頭的直徑均與所述巖樣直徑相同；
8、所述下壓頭安裝在所述偽三軸試驗機圍壓室內側底部，所述巖樣底部固定在所述下壓頭上，所述上壓頭固定在所述巖樣頂部。
9、進一步地，所述巖樣密封單元包括熱縮套和o型圈；其中，
10、所述熱縮套套設在所述巖樣的外側，且所述熱縮套的上端固定在所述上壓頭上，所述熱縮套的下端固定在所述下壓頭上；
11、所述o型圈包含上、下兩個o型圈，分別安裝在所述上壓頭和所述下壓頭的凹槽內。
12、進一步地，所述流體泵入及監測單元包括注液裝置、注液管線、出液管線和流量監測裝置；其中，
13、所述注液裝置與所述注液管線的一端連接，所述注液管線的另一端分別穿過所述偽三軸試驗機圍壓室和所述下壓頭，并與所述巖樣底部連接；
14、所述流量監測裝置與所述出液管線的一端連接，所述出液管線的另一端分別穿過所述偽三軸試驗機圍壓室和所述上壓頭，并與巖樣頂部連接。
15、進一步地，所述應力加載單元包括圍壓加載泵和圍壓管線；其中，
16、所述圍壓加載泵通過所述圍壓管線與所述偽三軸試驗機圍壓室內部連通，所述圍壓加載泵用于向所述偽三軸試驗機圍壓室內充注圍壓油，并進行加壓模擬巖樣受到的應力。
17、進一步地，所述縫寬監測單元包括固定裝置；其中，所述固定裝置包括前壓板、后壓板、固定桿和彈簧；
18、所述前壓板和所述后壓板通過固定桿連接；
19、所述前壓板和所述后壓板設置在所述巖樣兩側；
20、所述彈簧用于拉緊所述前壓板和所述后壓板，使所述前壓板和所述后壓板緊貼在所述巖樣的表面上。
21、進一步地，所述縫寬監測單元還包括線性可變差動變壓器傳感器，其中，所述線性可變差動變壓器傳感器包括線圈和鐵芯；
22、所述線圈安裝在所述前壓板上，所述鐵芯安裝在后壓板上。
23、另外，本專利技術還提出了上述的一種監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置的測試方法，所述方法包括以下步驟：
24、s1、制備巖樣；
25、s2、在巖樣側面預先劃出沿巖樣軸向的劈裂劃痕，然后進行巖心劈裂；
26、s3、若測試支撐裂縫導流能力，則將巖心劈裂后的巖樣的中間裂縫內鋪置支撐劑；若測試自支撐裂縫導流能力，則直接進行下一步驟；
27、s4、獲取含支撐劑的巖樣的三維掃描圖像，通過圖像分割處理獲取裂縫初始縫寬wf0；
28、s5、將巖樣放置于下壓頭上，然后取熱縮套套在巖樣外側，并用上壓頭壓緊巖樣；加熱收縮熱縮套使其完全密封住巖樣；
29、s6、將固定裝置安裝在巖樣中部，并保證前壓板和后壓板與裂縫保持平行；
30、s7、將巖樣裝載入偽三軸試驗機圍壓室內，并連接流體泵入及監測單元、縫寬監測單元和應力加載單元；
31、s8、啟動應力加載單元加載圍壓至設定壓力p，計算作用在裂縫面上的應力σ；根據縫寬監測單元監測到的位移變化δs，計算裂縫寬度wf；
32、s9、啟動流體泵入及監測單元，開啟注液裝置，由注液管線泵入流體，流體通過出液管線流出后進入流量監測裝置；通過注液裝置和流量監測裝置中的流體壓力傳感器監測并計算巖樣上下端壓差δp；通過流量監測裝置測定巖樣出口端流量，計算當前應力下的裂縫滲透率k；
33、s10、計算當前應力下的裂縫導流能力kwf。
34、進一步地，應力σ為：σ＝p；裂縫寬度wf為：wf＝wf0-δs。
35、進一步地，裂縫滲透率k為：其中，μ表示流體黏度，q表示流體流量，δp表示巖樣上下端壓差。
36、進一步地，裂縫導流能力kwf為：
37、
38、進一步地，步驟s1包括：將巖樣加工成適合于偽三軸壓縮實驗的圓柱形巖樣，通過磨石機磨平巖心的兩端面，使兩端面垂直于巖心軸線，軸向角偏差不超過0.05°。
39、本專利技術與現有技術相比所具有的有益效果在于：本專利技術提出的監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置及其測試方法，通過ct掃描、圖像分割處理求取裂縫初始平均縫寬，通過縫寬監測單元可以獲得裂縫在不同應力條件下的位移變化，從而實現在不同應力條件下裂縫導流測試時的縫寬實時監測，對裂縫性儲層的長期產量預測、儲層改造工藝優化具有重要支撐作用。
40、本專利技術的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書以及附圖來實現和獲得。
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1.一種監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置，其特征在于，所述裝置包括主體單元、巖樣密封單元、流體泵入及監測單元、應力加載單元和縫寬監測單元；其中，
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主體單元包括偽三軸試驗機圍壓室(1)、上壓頭(2)和下壓頭(3)；其中，
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖樣密封單元包括熱縮套(5)和O型圈(6)；其中，
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體泵入及監測單元包括注液裝置(7)、注液管線(8)、出液管線(9)和流量監測裝置(10)；其中，
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應力加載單元包括圍壓加載泵(11)和圍壓管線(12)；其中，
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述縫寬監測單元包括固定裝置(13)；其中，所述固定裝置(13)包括前壓板(15)、后壓板(16)、固定桿(17)和彈簧(18)；
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述縫寬監測單元還包括線性可變差動變壓器傳感器(14)，其中，所述線性可變差動變壓
8.一種如權利要求1-7任一項所述的一種監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置的測試方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，應力σ為：σ＝P；裂縫寬度Wf為：Wf＝Wf0-Δs。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，裂縫滲透率K為：其中，μ表示流體黏度，Q表示流體流量，Δp表示巖樣(4)上下端壓差。
11.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，裂縫導流能力KWf為：
12.根據權利要求8-11任一項所述的方法，其特征在于，步驟S1包括：將巖樣(4)加工成適合于偽三軸壓縮實驗的圓柱形巖樣(4)，通過磨石機磨平巖心的兩端面，使兩端面垂直于巖心軸線，軸向角偏差不超過0.05°。
...【技術特征摘要】
1.一種監測縫寬在應力下動態變化的裂縫導流裝置，其特征在于，所述裝置包括主體單元、巖樣密封單元、流體泵入及監測單元、應力加載單元和縫寬監測單元；其中，
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主體單元包括偽三軸試驗機圍壓室(1)、上壓頭(2)和下壓頭(3)；其中，
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖樣密封單元包括熱縮套(5)和o型圈(6)；其中，
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體泵入及監測單元包括注液裝置(7)、注液管線(8)、出液管線(9)和流量監測裝置(10)；其中，
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應力加載單元包括圍壓加載泵(11)和圍壓管線(12)；其中，
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述縫寬監測單元包括固定裝置(13)；其中，所述固定裝置(13)包括前壓板(15)、后壓板(16)、固定桿(17)和彈簧(18)；
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊帥，才博，楊戰偉，王遼，高瑩，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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