本發(fā)明實(shí)施例涉及油氣田開(kāi)發(fā)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置及方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)天然油、氣資源儲(chǔ)量豐富、開(kāi)發(fā)潛力大，但儲(chǔ)藏資源的巖層較深、地質(zhì)條件復(fù)雜，不易開(kāi)采，水力壓裂(簡(jiǎn)稱壓裂)技術(shù)是高效低成本開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的關(guān)鍵技術(shù)之一。在實(shí)際的壓裂過(guò)程中由于剪切滑移和張拉破壞的共同作用，壓裂過(guò)程中會(huì)形成一條主裂縫、多條次級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫，次級(jí)裂縫和三級(jí)裂縫的寬度比較小。由于裂縫的形狀的復(fù)雜性，在壓裂的鋪砂(即鋪置支撐劑)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)次級(jí)、三級(jí)裂縫的支撐劑濃度比主裂縫低，各條裂縫的支撐劑濃度不均衡的問(wèn)題。如何通過(guò)水力壓裂形成能夠被支撐劑均衡填充的有效裂縫是進(jìn)行高效低成本開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，如何通過(guò)更真實(shí)地模擬裂縫內(nèi)支撐劑鋪置返排的過(guò)程得到更接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而為實(shí)際施工過(guò)程提供科學(xué)依據(jù)提高開(kāi)采效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。

目前，通過(guò)在裂縫板內(nèi)注入混砂液模擬鋪砂過(guò)程?，F(xiàn)有的模擬裂縫鋪砂裝置中的裂縫板用于模擬壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫，裂縫板由一條主裂縫和主裂縫周圍的若干條次裂縫組成。在進(jìn)行模擬鋪砂時(shí)，首先要將具有指定寬度的主裂縫和次級(jí)裂縫組裝成具有固定形態(tài)的裂縫板，然后在裂縫板內(nèi)注入混砂液模擬鋪砂過(guò)程。

在實(shí)際的壓裂過(guò)程中裂縫的形成是一個(gè)裂縫從無(wú)到有、從窄到寬的變化過(guò)程，裂縫周圍有很強(qiáng)的地應(yīng)力。在向裂縫中注入液體時(shí)，液體在裂縫中的流動(dòng)也會(huì)受到地應(yīng)力的影響。但是現(xiàn)有的裂縫板的形態(tài)固定，在一次模擬鋪砂的過(guò)程中，裂縫板的寬度不會(huì)發(fā)生變化；且沒(méi)有考慮地應(yīng)力的影響，具有較大局限性，與實(shí)際情況有較大的出入，導(dǎo)致得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于裂縫板的形態(tài)固定，在一次模擬鋪砂的過(guò)程中，裂縫板的寬度不會(huì)發(fā)生變化；且沒(méi)有考慮地應(yīng)力的影響，具有較大局限性，與實(shí)際情況有較大的出入，導(dǎo)致得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面是提供一種模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置，包括：

復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)、圍壓設(shè)備、混砂設(shè)備、第一注入泵和控制模塊；

所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)包括一條主裂縫組件、與所述主裂縫組件相連通的至少一條次裂縫組件、以及與所述至少一條次裂縫組件相連通的至少一條三級(jí)裂縫組件；

所述裂縫組件由平行設(shè)置的兩塊透明平板以及將所述兩塊透明平板內(nèi)壁之間的縫隙密封的包邊框組成，所述包邊框沿垂直于所述透明平板的方向形成用于所述兩塊透明平板滑動(dòng)的滑槽；所述包邊框的一對(duì)平行邊框上固接有用于注入液體的入口接頭和用于排出液體的出口接頭，所述兩塊透明平板外壁上固接有用于連通其他裂縫組件連通接頭，所述入口接頭、所述出口接頭和所述連通接頭均可密封；

所述圍壓設(shè)備為帶有第一端口和第二端口的密封透明箱體，所述圍壓設(shè)備中充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水時(shí)，容置于所述圍壓設(shè)備中的所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)受到周圍水的壓力；

所述混砂設(shè)備用于將所述壓裂液與所述支撐劑混合成混砂液，所述混砂設(shè)備的輸出端口通過(guò)第一管線與所述第一注入泵的輸入端口連接；

所述第一注入泵的輸出端口通過(guò)穿過(guò)所述第一端口的第二管線與所述主裂縫組件的入口接頭連接，以向所述主裂縫組件中輸送前置液或混砂液；

所述控制模塊通過(guò)調(diào)節(jié)安裝于所述第二管線上的流量調(diào)節(jié)閥控制所述第一注入泵向所述主裂縫組件注入液體的排量。

本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面是提供一種模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的方法，包括：

獲取符合預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置，所述預(yù)設(shè)試驗(yàn)參數(shù)包括：復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中各裂縫組件的個(gè)數(shù)和連接關(guān)系、各裂縫組件所成的角度；

控制所述第三注入泵向所述圍壓設(shè)備注水，直至所述圍壓設(shè)備中水的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)設(shè)壓強(qiáng)；

控制第一注入泵向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入前置液，以使所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中各裂縫組件的兩塊透明板在前置液的壓力作用下滑動(dòng)張開(kāi)，從而模擬裂縫生成過(guò)程；

在各所述裂縫組件內(nèi)的縫隙寬度達(dá)到預(yù)設(shè)寬度時(shí)，控制所述第一注入泵向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液，以模擬鋪砂過(guò)程；

在各所述裂縫組件中的混砂液濃度達(dá)到預(yù)設(shè)濃度時(shí)，控制所述第一注入泵停止向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液，同時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置及方法，將復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)置于圍壓設(shè)備中，通過(guò)向圍壓設(shè)備中的充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水，使得容置于所述圍壓設(shè)備中的所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)受到周圍水的壓力，從而模擬地應(yīng)力對(duì)壓裂過(guò)程的影響；并且本實(shí)施例提供的裂縫組件的兩塊透明平板和可以在包邊框形成的滑槽中滑動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)位移，在未向裂縫組件注入液體時(shí)，在圍壓設(shè)備中水的壓力下，兩塊平板間的縫隙成閉合狀態(tài)；隨著注入裂縫組件中液體量的增加，當(dāng)裂縫組件中的兩塊平板受到液體的壓力大于其受到圍壓設(shè)備中水的壓力時(shí)，兩塊平板間的縫隙越來(lái)越寬，從而可以模擬實(shí)際壓裂過(guò)程中裂縫的形成過(guò)程，從而能更加真實(shí)地模擬壓裂過(guò)程，使得得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的主裂縫組件在裂縫閉合時(shí)的截面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的主裂縫組件在裂縫張開(kāi)時(shí)的截面圖；

圖4為本實(shí)施例二提供的復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的主裂縫組件在裂縫閉合時(shí)的截面圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的主裂縫組件在裂縫張開(kāi)時(shí)的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中由于裂縫板的形態(tài)固定，在一次模擬鋪砂的過(guò)程中，裂縫板的寬度不會(huì)發(fā)生變化；且沒(méi)有考慮地應(yīng)力的影響，具有較大局限性，與實(shí)際情況有較大的出入，導(dǎo)致得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提供了模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置。如圖1所示，該模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置包括：復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11、圍壓設(shè)備12、混砂設(shè)備13、第一注入泵14和控制模塊(圖中未標(biāo)出)。其中，所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11由多個(gè)裂縫組件組成，包括一條主裂縫組件111、與所述主裂縫組件相連通的至少一條次裂縫組件112、以及與所述至少一條次裂縫組件相連通的至少一條三級(jí)裂縫組件113。

所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11中的各裂縫組件的結(jié)構(gòu)相同，下面以主裂縫組件的結(jié)構(gòu)為例，結(jié)合圖2-3對(duì)主裂縫組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2為主裂縫組件在裂縫閉合時(shí)的截面圖，如圖2所示，主裂縫組件111由平行設(shè)置的兩塊透明平板114和115以及將所述兩塊透明平板內(nèi)壁之間的縫隙密封的包邊框116組成，所述包邊框116沿垂直于所述透明平板114和115的方向形成用于所述兩塊透明平板滑動(dòng)的滑槽；所述包邊框116的一對(duì)平行邊框116a和116b上固接有用于注入液體的入口接頭117和用于排出液體的出口接頭118，所述兩塊透明平板外壁上固接有用于連通其他裂縫組件連通接頭(圖中未標(biāo)識(shí))，所述入口接頭117、所述出口接頭118和所述連通接頭均可密封。圖3中以主裂縫組件在裂縫閉合時(shí)的截面圖。

可選地，如圖2-3所示，所述包邊框116形成的滑槽中設(shè)置有用于密封兩塊透明平板114和115之間的縫隙的滑動(dòng)密封條110，使得在兩塊透明平板114和115滑動(dòng)過(guò)程中形成的縫隙一直處于密封狀態(tài)。

所述圍壓設(shè)備12為帶有第一端口121和第二端口122的密封透明箱體，所述圍壓設(shè)備中充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水時(shí)，容置于所述圍壓設(shè)備中的所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11受到周圍水的壓力。

所述混砂設(shè)備13用于將所述壓裂液與所述支撐劑混合成混砂液，所述混砂設(shè)備的輸出端口通過(guò)第一管線與所述第一注入泵14的輸入端口連接。

可選地，所述混砂設(shè)備13中還包括儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)砂罐和混砂器，所述儲(chǔ)液罐通過(guò)管線與所述混砂器的輸入端口連通，用于向所述混砂器輸送壓裂液。所述儲(chǔ)砂罐通過(guò)管線與所述混砂器的輸入端口連通，用于向所述混砂器輸送支撐劑。儲(chǔ)液罐與混砂器之間的管線、儲(chǔ)砂罐與混砂器之間的管線上分別安裝有用于控制液體排量的調(diào)節(jié)閥。

所述第一注入泵14的輸出端口通過(guò)穿過(guò)所述第一端口121的第二管線與所述主裂縫組件的入口接頭連接，以向所述主裂縫組件中輸送前置液或混砂液。

所述控制模塊通過(guò)調(diào)節(jié)安裝于所述第二管線上的流量調(diào)節(jié)閥15控制所述第一注入泵14向所述主裂縫組件111注入液體的排量，從而可以通過(guò)控制第一注入泵14的排量，模擬不同排量對(duì)復(fù)雜裂縫鋪砂完成后支撐劑沉降效果的影響。

本實(shí)施例中，通過(guò)向圍壓設(shè)備12中注入水，可以使得通過(guò)向圍壓設(shè)備12中的充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水。在未向復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11注入液體時(shí)，在圍壓設(shè)備12中水的壓力下，各裂縫組件的兩塊透明平板間的縫隙成閉合狀態(tài)(如圖2所示)；隨著注入裂縫組件中液體量的增加，當(dāng)裂縫組件中的兩塊透明平板受到液體的壓力大于其受到圍壓設(shè)備12中水的壓力時(shí)，兩塊透明平板的縫隙張開(kāi)，并且隨著注入裂縫組件中液體量的不斷增加越來(lái)越寬，直至完全張開(kāi)(如圖3所示)。另外，通過(guò)改變圍壓設(shè)備12中充滿水時(shí)的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)，使得在向復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11注入相同量的液體時(shí)，改變裂縫組件中兩塊透明平板之間的縫隙寬度。

其中，滑槽的寬度可以由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)預(yù)先設(shè)定滑槽的寬度，可以對(duì)裂縫組件最終張開(kāi)的裂縫寬度進(jìn)行限定，本實(shí)施例對(duì)于滑槽的寬度不做具體限定。預(yù)設(shè)壓強(qiáng)可以由技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，技術(shù)人員可以在一次實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)束后，通過(guò)減少(或增加)圍壓設(shè)備12中的水，以減小(或增加)圍壓設(shè)備中水對(duì)個(gè)裂縫組件的壓力，對(duì)各裂縫組件形成的裂縫變窄(或變寬)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)需重新組裝裝置就可以改變裂縫寬度的技術(shù)效果。

本發(fā)明實(shí)施例中，該裝置還可以包括用于獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的流量計(jì)、壓力表等測(cè)量?jī)x器，這些測(cè)量?jī)x器與控制模塊連接，并將匯總的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)曲線或者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表格等，并呈現(xiàn)給技術(shù)人員，使得技術(shù)人員能夠通過(guò)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)和設(shè)備等。另外，該裝置還可以包括用于記錄模擬復(fù)雜裂縫鋪砂過(guò)程的攝像機(jī)，以便技術(shù)人員根據(jù)攝像機(jī)記錄的數(shù)據(jù)對(duì)模擬復(fù)雜裂縫鋪砂過(guò)程進(jìn)行反復(fù)比對(duì)分析和優(yōu)化等。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11置于圍壓設(shè)備12中，通過(guò)向圍壓設(shè)備12中的充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水，使得容置于所述圍壓設(shè)備12中的所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11受到周圍水的壓力，從而模擬地應(yīng)力對(duì)壓裂過(guò)程的影響；并且本實(shí)施例提供的裂縫組件的兩塊透明平板114和115可以在包邊框16形成的滑槽中滑動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)位移，在未向裂縫組件注入液體時(shí)，在圍壓設(shè)備12中水的壓力下，兩塊平板間的縫隙成閉合狀態(tài)；隨著注入裂縫組件中液體量的增加，當(dāng)裂縫組件中的兩塊平板受到液體的壓力大于其受到圍壓設(shè)備12中水的壓力時(shí)，兩塊平板間的縫隙越來(lái)越寬，從而可以模擬實(shí)際壓裂過(guò)程中裂縫的形成過(guò)程，從而能更加真實(shí)地模擬壓裂過(guò)程，使得得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例二

圖4為本實(shí)施例二提供的復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)的示意圖。在上述實(shí)施例一基礎(chǔ)上，如圖4所示，復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11中的各所述裂縫組件包括多個(gè)所述入口接頭117和多個(gè)所述出口接頭118，所述入口接頭117沿所在邊框的長(zhǎng)度方向均勻分布，所述出口接頭118沿所在邊框的長(zhǎng)度方向均勻分布。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述第一注入泵14的輸出端口通過(guò)穿過(guò)所述第一端口的第二管線與所述主裂縫組件的多個(gè)入口接頭117連接，通過(guò)沿所在邊框的長(zhǎng)度方向均勻分布的多個(gè)入口接頭117注入液體，可以實(shí)現(xiàn)模擬井筒的功能，而無(wú)需設(shè)置模擬井筒。

如圖4所示，所述裂縫組件包括多組連通接頭119，每組連通接頭119沿所述入口接頭117所在邊框的長(zhǎng)度方向均勻分布。所述主裂縫組件的一組連通接頭與所述次裂縫組件的入口接頭通過(guò)軟管對(duì)應(yīng)連接，所述主裂縫組件與所述次裂縫組件之間的角度可調(diào)。所述次裂縫組件的一組連通接頭與所述三級(jí)裂縫組件的入口接頭通過(guò)軟管對(duì)應(yīng)連接，所述次裂縫組件與所述三級(jí)裂縫組件之間的角度可調(diào)。

在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，由于實(shí)際的壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫從裂縫入口開(kāi)始越來(lái)越窄，在向裂縫中注入液體時(shí)，裂縫內(nèi)會(huì)產(chǎn)生與液體注入方向逆向的阻力，設(shè)置與所述主裂縫組件的多個(gè)出口接頭連接的背壓裝置，所述背壓裝置用于向所述主裂縫內(nèi)輸送氣體，以產(chǎn)生自所述主裂縫組件的出口接頭向入口接頭方向的氣體壓力，以模擬裂縫中注入液體時(shí)的阻力。

可選地，為了檢測(cè)在模擬壓裂過(guò)程中裂縫組件形成的裂縫寬度，在每個(gè)所述裂縫組件上安裝微距傳感器。所述微距傳感器第一部件和第二部件分別安裝于所述裂縫組件的兩塊透明平板上，且所述第一部件與所述第二部件的位置連線垂直于所述兩塊透明平板，用于測(cè)量所述裂縫組件的兩塊透明平板之間的距離。

可選地，所述兩塊透明平板的內(nèi)壁上粘貼有表面粗糙的透明膜層，所述透明膜層的粗糙度與實(shí)際施工層形成的裂縫斷裂面的粗糙度相當(dāng)。本實(shí)施例中，通過(guò)更換所述兩塊透明平板的內(nèi)壁上粘貼的透明膜層，改變裂縫組件形成的裂縫表面的粗糙程度，用于模擬實(shí)際壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的不同摩阻的裂縫內(nèi)壁壁面。

可選地，所述透明平板的外壁設(shè)置有網(wǎng)格線，以便于估計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察裂縫組件中注入的液體的量。該網(wǎng)格線可以通過(guò)直接在透明平板的外壁上涂畫形成，或者通過(guò)在透明平板的外壁上粘貼帶有網(wǎng)格線的透明膜形成，本實(shí)施例對(duì)此不作具體限定。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)為裂縫組件設(shè)置多個(gè)入口接頭和多個(gè)出口接頭，并且入口接頭、出口接頭均為沿入口接頭所在邊框的長(zhǎng)度方向均勻分布，可以實(shí)現(xiàn)模擬井筒的功能；通過(guò)在兩塊透明平板上設(shè)置多組連通接頭，將連通接頭和其他裂縫組件的入口接頭通過(guò)軟管連接，可以實(shí)現(xiàn)裂縫組件之間的角度可調(diào)，使得復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)的形態(tài)更加多樣。

實(shí)施例三

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)的示意圖。在上述實(shí)施例一或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，如圖5所示，復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)還包括至少一個(gè)支撐桿201，所述支撐桿201為帶有鎖死部件的長(zhǎng)度可調(diào)的伸縮桿，每個(gè)所述支撐桿201的兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于相鄰的兩個(gè)所述次級(jí)裂縫組件202和203之間，或者可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于相鄰的兩個(gè)所述三級(jí)裂縫組件之間。當(dāng)所述支撐桿201鎖死時(shí)，每個(gè)所述支撐桿201剛性連接相鄰的兩個(gè)所述次級(jí)裂縫組件202和203、或者剛性連接相鄰的兩個(gè)所述三級(jí)裂縫組件。

本實(shí)施例中，支撐桿通過(guò)可鎖定方向的萬(wàn)向節(jié)連接在相鄰兩條裂縫面上，使得所述支撐桿201的兩端與裂縫組件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。

本實(shí)施例通過(guò)在任意相鄰的兩個(gè)所述次級(jí)裂縫組件，或者任意相鄰的兩個(gè)所述三級(jí)裂縫組件之間設(shè)置支撐桿，使得在向裂縫組件注入液體時(shí)，通過(guò)支撐桿的剛性連接造成其連接的裂縫組件之間的相互干擾，從而可以模擬實(shí)際壓裂過(guò)程中裂縫間的干擾，從而能更加真實(shí)地模擬壓裂過(guò)程，使得得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例四

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中，模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置還包括第三注入泵和排水設(shè)備。其中，所述第三注入泵通過(guò)穿過(guò)所述第一端口的第三管線向所述圍壓設(shè)備注水。所述排水設(shè)備用于通過(guò)所述第二端口將所述圍壓設(shè)備內(nèi)的水排出。

優(yōu)選地，所圍壓設(shè)備外部包裹有金屬框架，以增加所述圍壓設(shè)備12可承受來(lái)自于內(nèi)部水的壓力，使得能夠達(dá)到的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)更大?？蛇x地，所述圍壓設(shè)備為可拆分的長(zhǎng)方體或者正方體，圍壓設(shè)備的六個(gè)面通過(guò)卡扣卡接，便于組裝和拆分。

本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置第三注入泵，可以向圍壓設(shè)備中注入水直至圍壓設(shè)備中水的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)設(shè)壓強(qiáng)，并且在圍壓設(shè)備外部包裹有金屬框架，使得能夠達(dá)到的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)更大；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)排水設(shè)備將圍壓設(shè)備中的水排出。

實(shí)施例五

在實(shí)際應(yīng)用中，在向裂縫中注入混砂液完成、鋪砂結(jié)束后，還需進(jìn)行反排，將裂縫中的液體排出，同時(shí)將支撐劑留在裂縫中，以形成被支撐劑均衡填充的有效裂縫。進(jìn)行反排模擬實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)觀察反排過(guò)程對(duì)裂縫中支撐劑沉降的影響。

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本實(shí)施例中，模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置還包括第二注入泵，所述第二注入泵與各所述裂縫組件的多個(gè)出口接頭連接，用于向所述主裂縫內(nèi)注水，以增加所述裂縫組件中的液體自出口接頭向入口接頭方向的流動(dòng)速度，從而可以改變反排過(guò)程中液體排出的速度。

本實(shí)施例通過(guò)控制第二注入泵的排量，可以改變反排過(guò)程中液體排出的速度，從而可以模擬反排過(guò)程中液體排出的速度不同對(duì)支撐劑沉降的影響。

實(shí)施例六

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的方法流程圖。該方法的執(zhí)行主體為上述任一裝置實(shí)施例提供的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置。如圖6所示，該方法包括以下步驟：

步驟S601、獲取符合預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置，所述預(yù)設(shè)試驗(yàn)參數(shù)包括：復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中各裂縫組件的個(gè)數(shù)和連接關(guān)系、各裂縫組件所成的角度。

在實(shí)際應(yīng)用中，有技術(shù)人員根據(jù)符合預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，組裝得到復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)置入圍壓設(shè)備中，按照實(shí)際需要組裝得到實(shí)施例一中所述的模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置。

步驟S602、控制所述第三注入泵向所述圍壓設(shè)備注水，直至所述圍壓設(shè)備中水的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)設(shè)壓強(qiáng)。

在圍壓設(shè)備中注水結(jié)束后，裂縫處于最小縫寬位置。

步驟S603、控制第一注入泵向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入前置液，以使所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中各裂縫組件的兩塊透明板在前置液的壓力作用下滑動(dòng)張開(kāi)，從而模擬裂縫生成過(guò)程。

通過(guò)向裂縫組件內(nèi)注入前置液，裂縫組件內(nèi)壓力升高，當(dāng)裂縫組件內(nèi)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，裂縫組件被撐開(kāi)。當(dāng)裂縫組件形成的裂縫寬度達(dá)到允許支撐劑顆粒進(jìn)入時(shí)，啟動(dòng)混砂設(shè)備，按照預(yù)設(shè)比例進(jìn)行混砂，然后將混砂液泵入裂縫組件內(nèi)。

步驟S604、在各所述裂縫組件內(nèi)的縫隙寬度達(dá)到預(yù)設(shè)寬度時(shí)，控制所述第一注入泵向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液，以模擬鋪砂過(guò)程。

步驟S605、在各所述裂縫組件中的混砂液濃度達(dá)到預(yù)設(shè)濃度時(shí)，控制所述第一注入泵停止向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液，同時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥。

本實(shí)施例中，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，可以將裝置內(nèi)設(shè)置的微距傳感器、壓力表以及流量計(jì)所采集的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析并輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化曲線；也可通過(guò)高速攝像機(jī)記錄裂縫內(nèi)支撐劑鋪置的實(shí)時(shí)形態(tài)。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將裂縫內(nèi)外進(jìn)行泄壓，拆除圍壓密封箱后可更加直觀地觀察支撐劑鋪置的最終形態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施例給出了進(jìn)行模擬復(fù)雜裂縫鋪砂中支撐劑鋪置的過(guò)程，通過(guò)將復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11置于圍壓設(shè)備12中，通過(guò)向圍壓設(shè)備12中的充滿具有預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的水，使得容置于所述圍壓設(shè)備12中的所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)11受到周圍水的壓力，從而模擬地應(yīng)力對(duì)壓裂過(guò)程的影響；并且本實(shí)施例提供的裂縫組件的兩塊透明平板114和115可以在包邊框16形成的滑槽中滑動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)位移，在未向裂縫組件注入液體時(shí)，在圍壓設(shè)備12中水的壓力下，兩塊平板間的縫隙成閉合狀態(tài)；隨著注入裂縫組件中液體量的增加，當(dāng)裂縫組件中的兩塊平板受到液體的壓力大于其受到圍壓設(shè)備12中水的壓力時(shí)，兩塊平板間的縫隙越來(lái)越寬，從而可以模擬實(shí)際壓裂過(guò)程中裂縫的形成過(guò)程，從而能更加真實(shí)地模擬壓裂過(guò)程，使得得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例七

在上述實(shí)施例六的基礎(chǔ)上，在所述控制所述第一注入泵向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液之前，還包括：控制背壓裝置向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中主裂縫組件內(nèi)輸送氣體，以產(chǎn)生自所述主裂縫組件的出口接頭向入口接頭方向的氣體壓力。

由于實(shí)際的壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫從裂縫入口開(kāi)始越來(lái)越窄，在向裂縫中注入液體時(shí)，裂縫內(nèi)會(huì)產(chǎn)生與液體注入方向逆向的阻力。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)設(shè)置與所述主裂縫組件的多個(gè)出口接頭連接的背壓裝置，所述背壓裝置用于向所述主裂縫內(nèi)輸送氣體，以產(chǎn)生自所述主裂縫組件的出口接頭向入口接頭方向的氣體壓力，以模擬裂縫中注入液體時(shí)的阻力。

實(shí)施例八

在上述實(shí)施例六中支撐劑鋪置的過(guò)程結(jié)束后，還可以進(jìn)行模擬復(fù)雜裂縫鋪砂中的反排過(guò)程。在上述實(shí)施例六的基礎(chǔ)上，在所述第一注入泵停止向所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中注入混砂液之后，還包括：打開(kāi)所述復(fù)雜裂縫模擬結(jié)構(gòu)中各裂縫組件的輸出接頭；打開(kāi)所述流量調(diào)節(jié)閥；控制第二注入泵向所述主裂縫內(nèi)輸送清水，以模擬所述模擬復(fù)雜裂縫鋪砂的裝置中的混砂液的返排過(guò)程。

在支撐劑鋪置的過(guò)程結(jié)束后，裂縫組件內(nèi)存在較高的壓力，此時(shí)停止第一注入泵，將裂縫入口處的輸出接頭打開(kāi)，裂縫組件內(nèi)部的液體會(huì)從入口處返排出來(lái)，返排排量通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。當(dāng)裂縫組件內(nèi)壓力低于圍壓設(shè)備中水對(duì)裂縫組件的壓力后，裂縫組件會(huì)發(fā)生閉合，此過(guò)程中裂縫組件中的液體受到裂縫組件的擠壓持續(xù)返排，直至裂縫被支撐劑支撐，返排模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束，此時(shí)，將圍壓設(shè)備中的水排出，可以觀察支撐劑回流情況和砂堤形態(tài)變化。

本實(shí)施例通過(guò)控制第二注入泵的排量，可以改變反排過(guò)程中液體排出的速度，從而可以模擬反排過(guò)程中液體排出的速度不同對(duì)支撐劑沉降的影響。

在本發(fā)明所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)的集成的單元，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory，ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。