模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置及方法

本发明涉及水力压裂，特别涉及一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置及方法。

背景技术：

1、页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，我国的页岩气可采储量较大。在页岩气开采过程中，常使用水力压裂和水平井技术来提高页岩储层中页岩气藏的开采量。水力压裂主要是通过对目标储层泵注高粘度的前置液，以超过地层破碎压力的高压使地层形成延伸的裂缝；然后通过向形成的裂缝中注入混有支撑剂的携砂液，使支撑剂铺展在裂缝中，在裂缝闭合时对裂缝起到支撑作用，使裂缝具有导流能力；最后对携砂液破胶降粘为低粘度流体，流向井筒返排至地面。

2、在水力压裂过程中，随着压裂液的返排，支撑剂也会随着返排，而支撑剂返排会影响水力压裂的效果，降低裂缝导流能力，从而降低水力压裂的增产效果。因此，亟需一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置及方法，为实际工况的水力压裂提供技术支持。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置及方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，提供一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置，包括支撑剂注入系统、裂缝模拟系统、返排系统以及监测系统；

4、所述支撑剂注入系统包括依次相连的配液罐一、输入泵一、混砂罐、输入泵二，所述配液罐一内设有搅拌装置一，所述配液罐一用于配制压裂液，所述混砂罐内设有搅拌装置二，所述混砂罐用于混合支撑剂与压裂液，所述输入泵二的输出端与所述裂缝模拟系统的输入端相连，所述裂缝模拟系统的输出端与回收罐一相连；

5、所述裂缝模拟系统包括平板裂缝，所述平板裂缝采用透明玻璃制成；

6、所述返排系统包括配液罐二、输入泵三以及回收罐二，所述配液罐二内设有搅拌装置三，所述配液罐二用于配制返排液，所述输入泵三的输入端与所述配液罐二相连，所述输入泵三的输出端与所述裂缝模拟系统的输出端相连，所述回收罐二与所述裂缝模拟系统的输入端相连；

7、所述监测系统包括摄像机、流量计一以及流量计二，所述摄像机用于监测所述裂缝模拟系统注入过程和返排过程的支撑剂铺置形态变化情况，所述流量计一设置在所述输入泵二与所述裂缝模拟系统之间，所述流量计二设置在所述输入泵三与所述裂缝模拟系统之间。

8、作为优选，所述平板裂缝采用动态缝宽的平板裂缝。

9、作为优选，还包括固液分离器，所述固液分离器的输入端与所述回收罐二相连，所述固液分离器的固体输出端与所述混砂罐相连，所述固液分离器的液体输出端与所述配液罐一相连。

10、另一方面，还提供一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验方法，采用上述任意一项所述的模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置进行实验。

11、作为优选，所述模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验方法包括以下步骤：

12、s1：在所述配液罐一中配制压裂液，在所述配液罐二中配制返排液；

13、s2：通过所述输入泵一将配制好的压裂液输入至所述混砂罐，向所述混砂罐内加入支撑剂进行混砂，获得支撑剂与压裂液的混合溶液；

14、s3：通过所述输入泵二将所述混合溶液输入至所述裂缝模拟系统，并通过所述回收罐一回收排出的混合溶液，通过所述摄像机监测所述裂缝模拟系统注入过程的支撑剂铺置形态变化情况；

15、s4：关闭所述输入泵二，开启所述输入泵三，进行返排实验，通过所述摄像机监测所述裂缝模拟系统返排过程的支撑剂铺置形态变化情况。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明能够模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排，为水力压裂提供技术支持；模拟过程中，通过所述摄像机能够监测裂缝模拟系统注入过程和返排过程的支撑剂铺置形态变化情况；通过采用动态缝宽的平板裂缝能够使模拟结果更符合实际工况。

技术特征：

1.一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置，其特征在于，包括支撑剂注入系统、裂缝模拟系统、返排系统以及监测系统；

2.根据权利要求1所述的模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置，其特征在于，所述平板裂缝采用动态缝宽的平板裂缝。

3.根据权利要求1所述的模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置，其特征在于，还包括固液分离器，所述固液分离器的输入端与所述回收罐二相连，所述固液分离器的固体输出端与所述混砂罐相连，所述固液分离器的液体输出端与所述配液罐一相连。

4.一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验方法，其特征在于，采用权利要求1-3中任意一项所述的模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置进行实验。

5.根据权利要求4所述的模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排的实验装置及方法，包括支撑剂注入系统、裂缝模拟系统、返排系统以及监测系统；所述支撑剂注入系统包括依次相连的配液罐一、输入泵一、混砂罐、输入泵二，所述配液罐一用于配制压裂液，所述混砂罐用于混合支撑剂与压裂液，所述裂缝模拟系统的输出端与回收罐一相连；所述返排系统包括配液罐二、输入泵三以及回收罐二，所述配液罐二用于配制返排液，所述输入泵三的两端分别与所述配液罐二和所述裂缝模拟系统相连，所述回收罐二与所述裂缝模拟系统相连；所述监测系统包括摄像机、流量计一以及流量计二。本发明能够模拟页岩气水平井压裂过程支撑剂返排，为水力压裂提供技术支持。

技术研发人员：王苓霏,熊友明,张政,赵豫,袁健鹏
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16