一种复杂裂缝节点处压裂液-支撑剂转向行为研究装置

本技术涉及水力压裂过程中裂缝内支撑剂运移规律研究，具体涉及一种复杂裂缝节点处压裂液-支撑剂转向行为研究装置。

背景技术：

1、在采用水力压裂技术开采油气的过程中，支撑剂进入被压裂的地质裂缝并撑开裂缝从而形成油气流动通道。复杂的裂缝结构导致支撑剂会跟随压裂液分流而流向不同次缝，而油气井的产能很大程度上与支撑剂在次缝内的运移与铺置有关。因此，研究支撑剂在复杂裂缝节点处的运动至关重要。现有的模拟支撑剂在复杂裂缝中输送过程的实验装置无法实现对复杂裂缝节点处压裂液分流与支撑剂转向入缝行为的捕捉与表征，同时大多采用拼接整体复杂裂缝结点装置，激光照射后会在拼接处产生多处反光，不利于piv测量。本实用新型提供了一种基于三维piv技术的可变倾角复杂裂缝节点处压裂液-支撑剂转向行为研究装置，包含便于更换部件、调整结构的非拼接整体复杂裂缝结点装置，并且可实现非常精确地观测捕捉支撑剂在交叉位置的分布与流动信息以及对支撑剂输送过程的定量化研究。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提供一种复杂裂缝节点处压裂液-支撑剂转向行为研究装置。该装置便于更换部件、调整结构，还可以精确地观测捕捉支撑剂在交叉位置的分布与流动信息以及对支撑剂输送过程的三维固相速度测试。

2、本实用新型采用下述的技术方案：

3、一种复杂裂缝节点处压裂液-支撑剂转向行为研究装置，包括主缝金属框架、立板、可旋转通道、主缝裂缝板、主缝顶部缝宽条、主缝底部缝宽条、密封条、紧固件。主缝金属框架紧贴于主缝裂缝板左侧壁面，主缝裂缝板右侧壁面上下开有凹槽，密封条放置于凹槽内，主缝顶部缝宽条和主缝底部缝宽条分别紧贴于凹槽右侧，形成密封效果；立板紧贴于主缝顶部缝宽条和主缝底部缝宽条的右侧壁面；主缝金属框架、立板上开有对称槽孔，并通过紧固件连接固定压紧，从而将主缝金属框架、立板之间的各部分压紧。

4、主缝裂缝板、立板、主缝顶部缝宽条、主缝底部缝宽条左右上下组合形成主缝流动通道。

5、立板右侧壁面上设置有可旋转通道，可旋转通道内开有狭缝以形成次缝流动通道，可旋转通道最右端可以与次缝裂缝板连接。

6、进一步的，立板中心开有圆形通孔，通孔上铺设橡胶密封圈，立板上沿圆形通孔周围开有多个螺孔；可旋转通道左端是与立板厚度相同、与圆形通孔直径相同的圆柱体，其右侧为具有与立板上的多个螺孔对应的孔洞的圆片，螺栓经过孔洞和立板上的螺孔将可旋转通道和立板连接紧固；该圆片右侧是俯视角度为t字形的、具有一定高度的构件；可旋转通道从左至右贯穿了一条纵向的狭缝，液体在这条狭缝内流动。

7、进一步的，主缝和支缝之间的角度通过拧松并取下连接可旋转通道和立板的螺栓，然后旋转可旋转通道至一定角度再拧紧螺栓，即可实现改变。

8、进一步的，主缝出口p1、主缝出口p2和支缝出口b1所在端面上均开有小孔洞，可通过螺栓与其他裂缝板进行连接。

9、进一步的，为了减少光学测试时内部空间反光等干扰，在立板左侧壁面上有全黑哑光镀膜，以减少光学干扰。

10、进一步的，主缝可视化裂缝板和支缝裂缝板均为亚克力镜面玻璃材料制成，以减少光学干扰，从而保证高速摄像机采集的精准性。

11、进一步的，激光可以通过主缝顶部缝宽条射入裂缝内部，然后利用高速摄像机拍摄和采集数据即可实现测速的功能。

12、本实用新型的有益效果是：

13、1、设计的连接装置仅具备一块主缝裂缝板，节省装置成本的同时非常方便操作人员改变主缝和次缝缝宽。

14、2、次缝与主缝的角度可以非常便捷地进行改变，在进行实验时有利于简化操作。

15、3、此装置的立板左侧金属面有全黑哑光镀膜并且裂缝板采用亚克力镜面玻璃材料，能很大程度地减少光学干扰，保证高速摄像机采集的精准性。

技术特征：

1.一种复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，包括：主缝金属框架(1)、立板(2)、主缝裂缝板(3)、主缝顶部缝宽条(4)、主缝底部缝宽条(5)、可旋转通道(9)，主缝金属框架(1)紧贴于主缝裂缝板(3)左侧壁面，主缝裂缝板(3)右侧壁面上下分别紧贴主缝顶部缝宽条(4)和主缝底部缝宽条(5)的左侧壁面，其特征在于，立板(2)紧贴于主缝顶部缝宽条(4)和主缝底部缝宽条(5)的右侧壁面；所述主缝裂缝板(3)、立板(2)、主缝顶部缝宽条(4)、主缝底部缝宽条(5)左右上下组合形成的空腔即为主缝流动通道；所述立板(2)右侧壁面上设置有可旋转通道(9)，可旋转通道(9)内开有狭缝以形成次缝流动通道。

2.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，立板(2)中心开有圆形通孔，通孔上设有密封圈(10)，通孔周向设有多个螺孔；可旋转通道(9)的直径与通孔直径相同，可旋转通道(9)和立板(2)通过螺孔可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，所述可旋转通道(9)通过连接不同位置的螺孔改变可旋转通道(9)与立板(2)的连接方向，实现主裂缝与次缝的位置变换。

4.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，所述主缝金属框架(1)、次缝连接金属构件各末端端面上有小孔洞，用于与其他支撑剂输送实验平板装置连接。

5.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，还包括密封条(6)，所述主缝裂缝板(3)右侧壁面上下各开有凹槽，密封条(6)放置于凹槽内，紧贴在凹槽右侧的主缝顶部缝宽条(4)和主缝底部缝宽条(5)厚度大于密封条(6)厚度，从而形成密封效果防止实验时液体泄漏。

6.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，还包括紧固件(7)，所述主缝金属框架(1)、立板(2)上开有对称槽孔(8)，并通过紧固件(7)连接固定压紧，从而将主缝金属框架(1)、立板(2)之间的各部分压紧。

7.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，所述的主缝裂缝板(3)为亚克力镜面玻璃，以减少光学干扰，从而保证高速摄像机采集的精准性。

8.根据权利要求1所述的复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，其特征在于，在所述立板(2)与主缝裂缝板(3)平行的金属面上有全黑哑光镀膜，以减少光学干扰。

技术总结
本技术公开了一种复杂裂缝节点处压裂液－支撑剂转向行为研究装置，包括：主缝金属框架、立板、可旋转通道、主缝裂缝板、主缝顶部缝宽条、主缝底部缝宽条、密封条、紧固件。所述的主缝流动通道由主缝裂缝板、立板、主缝顶部缝宽条、主缝底部缝宽条左右上下组合而成。所述的次缝流动通道由可旋转通道内开的狭缝构成。本技术可以实现便捷的主缝宽度更换、支缝宽度更换以及主缝与支缝之间的角度调整，可以非常精准地观测捕捉支撑剂在交叉位置的分布与流动信息。

技术研发人员：唐堂,张一凡,郭建春,张涛,苟浩然
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：20230425
技术公布日：2024/1/13