轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣開(kāi)采領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開(kāi)采發(fā)展過(guò)程中，水力壓裂作為一種高效的增產(chǎn)措施得到了廣泛的應(yīng)用。水力壓裂就是通過(guò)向地層鉆孔，采用高壓泵組以超過(guò)地層濾失的排量向指定地層注入粘性流體，進(jìn)而引發(fā)井孔周圍產(chǎn)生裂縫，同時(shí)隨著裂縫的不斷延伸在裂縫中注入支撐劑，在停止泵注后形成一條具有一定長(zhǎng)度、高度和寬度的高導(dǎo)流能力的填砂裂縫的技術(shù)方法。
[0003]在油氣田開(kāi)發(fā)的水力壓裂過(guò)程中水力裂縫的擴(kuò)展與巖石的力學(xué)性質(zhì)、地層分層應(yīng)力的分布有著重要的關(guān)系，特別對(duì)于油氣田巖性的差異導(dǎo)致了層間應(yīng)力的差異，從而使得水力裂縫的發(fā)展具有潛在的復(fù)雜性。
[0004]對(duì)于水力壓裂形成的垂直裂縫而言，裂縫能否上下延伸穿透界面至蓋、底層(遮擋層)與許多因素有關(guān)，如地層應(yīng)力差，巖石物質(zhì)特性，裂縫上下末端阻抗值。其中，地層應(yīng)力差及巖石物質(zhì)特性都由地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身所決定，不易改變，只有裂縫上下末端阻抗值可以改變，其中目前廣泛采用的方法是在前置液中加入轉(zhuǎn)向劑，轉(zhuǎn)向劑上浮或下沉聚集在新生裂縫的頂部或底部，形成一壓實(shí)的低滲區(qū)，從而增加裂縫末端阻抗值，將裂縫尖端鈍化，阻擋縫內(nèi)流體壓力向上/下部地層傳遞，遏制裂縫縱向增長(zhǎng)，提高壓裂效率，促進(jìn)裂縫向水平方向擴(kuò)展。隨著不同轉(zhuǎn)向劑在水力壓裂中的不斷應(yīng)用，有效評(píng)價(jià)不同轉(zhuǎn)向劑在不同地質(zhì)條件下的作用效果已經(jīng)勢(shì)在必行。
[0005]然而，目前還沒(méi)有完整的轉(zhuǎn)向劑作用效果室內(nèi)模擬系統(tǒng)對(duì)地層條件進(jìn)行模擬，進(jìn)而來(lái)分析不同轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)。該試驗(yàn)機(jī)針對(duì)油田壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同轉(zhuǎn)向劑優(yōu)選的客觀要求，通過(guò)對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)壓裂過(guò)程的模擬，分析濃度、排量、圍壓以及停泵時(shí)間等因素對(duì)不同轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同地質(zhì)條件下轉(zhuǎn)向劑的優(yōu)選，提高壓裂效果，達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)，包括壓力加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；
[0009]所述的壓力加載系統(tǒng)包括壓力室、油壓穩(wěn)壓源和垂向加載裝置，所述的壓力室外部設(shè)置有壓力室外壁，所述的壓力室內(nèi)部設(shè)置有巖樣和兩個(gè)扁千斤頂，所述的巖樣為正方體腔室結(jié)構(gòu)并且設(shè)置有人造裂縫，所述的兩個(gè)扁千斤頂設(shè)置在所述巖樣的兩個(gè)相鄰的側(cè)面上；所述的垂向加載裝置正對(duì)所述的巖樣的頂面，所述的垂向加載裝置和兩個(gè)扁千斤頂分別與所述的油壓穩(wěn)壓源連接；
[0010]所述的轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)包括平流泵、注液容器和進(jìn)液管，所述的平流泵與注液容器連接，所述的注液容器通過(guò)進(jìn)液管與人造裂縫連接；
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括伺服控制器、計(jì)算機(jī)和傳感器，所述的傳感器設(shè)置在平流泵和注液容器之間并且與伺服控制器連接；所述的油壓穩(wěn)壓源和計(jì)算機(jī)分別與伺服控制器連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的垂向加載裝置為液壓機(jī)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的油壓穩(wěn)壓源提供的最大圍壓為lOOMPa，最大軸壓為1000KN，精度為 1%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的巖樣的頂面和側(cè)面均設(shè)置有橡膠墊和鋼墊板，所述的巖樣的底面設(shè)置有底橡膠墊和底鋼墊板。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的壓力室為圓筒結(jié)構(gòu)，壓力室外徑為40cm，內(nèi)徑為28cm0
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的巖樣尺寸為10mmX 10mmX 10mm ；
[0017]優(yōu)選的，所述的橡膠墊的尺寸為10mmX 100mmX2mm，所述的鋼墊板的尺寸為10mmX 10mmX 1mm,所述的底橡膠墊的尺寸為126mmX 126mmX 2mm,所述的底鋼墊板的尺寸為 126mmX 1 26mm X 10mnin
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的人造裂縫為半橢球體縫隙，人造裂縫沿半橢球大半徑向巖樣內(nèi)部延伸。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的注液容器包括注液容器進(jìn)液口、注液容器帽、推進(jìn)活塞、注液容器杯身和注液容器出液口，所述的推進(jìn)活塞可沿注液容器杯身往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述的注液容器進(jìn)液口與平流泵連接，所述的注液容器出液口與進(jìn)液管連接。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)還包括磁力攪拌機(jī)和攪拌轉(zhuǎn)子，所述的磁力攪拌機(jī)設(shè)置在注液容器的下面，所述的攪拌轉(zhuǎn)子設(shè)置在注液容器杯身底部。磁力攪拌機(jī)和攪拌轉(zhuǎn)子共同作用可對(duì)注液容器杯身內(nèi)的液體進(jìn)行攪拌。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的注液容器杯身高20cm，外徑為?12cm，內(nèi)徑為Φ 1cm,杯底厚8_ ；
[0022]優(yōu)選的，所述的推進(jìn)活塞的尺寸為OlOcmX 4cm，在距推進(jìn)活塞上下底面各Icm處分別設(shè)置Φ2ι?πι的半圓環(huán)凹槽，在凹槽內(nèi)分別設(shè)置有Φ2ι?πι的橡膠圈；
[0023]優(yōu)選的，所述的注液容器帽的外徑為Φ 14cm，內(nèi)徑為Φ 12cm，高為6cm，厚為2cm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的平流泵的流量范圍為0.1?9.99ml/min，工作壓力為O?40MPa，重復(fù)精度為I %，流量精度為3 %。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的壓力室、注液容器和進(jìn)液管均采用Q235-A鋼材。
[0026]本發(fā)明中，壓力室內(nèi)部水平向通過(guò)扁千斤頂傳遞水平力，壓力室內(nèi)部垂直向通過(guò)垂向加載裝置傳遞豎直方向的壓力。橡膠墊和鋼墊板以及底橡膠墊和底鋼墊板用于密封壓力室并且保護(hù)壓力室防止壓力過(guò)大而損壞。油壓穩(wěn)壓源用于穩(wěn)定和調(diào)整垂向加載裝置和扁千斤頂?shù)膲毫Α？蓪⑥D(zhuǎn)向劑等裝入注液容器中，通過(guò)平流泵推動(dòng)推進(jìn)活塞向巖樣注入液體，磁力攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向劑顆粒的均勻注入，并通過(guò)調(diào)整垂向加載裝置和扁千斤頂?shù)膲毫δM地層應(yīng)力。伺服控制器控制油壓穩(wěn)壓源和平流泵并根據(jù)傳感器將數(shù)據(jù)通過(guò)伺服控制器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀取壓力室水平方向和豎直方向的壓力，以及轉(zhuǎn)向劑溶液的排量和注入壓力。隨著平流泵不斷將轉(zhuǎn)向劑溶液向壓力室中注入，注入壓力不斷上升，當(dāng)壓力驟降時(shí)說(shuō)明模擬裂縫破裂，破裂時(shí)的壓力成為破裂壓力，破裂壓力越高，說(shuō)明轉(zhuǎn)向劑的性能越好。通過(guò)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)可以模擬地層裂縫相關(guān)參數(shù)，并且通過(guò)破裂壓力的大小確認(rèn)轉(zhuǎn)向劑的性能，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向劑效果的評(píng)價(jià)。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)更加真實(shí)地模擬了不同地層條件下轉(zhuǎn)向劑的作用過(guò)程，在試驗(yàn)過(guò)程中利用平流泵提供液壓，利用注液容器中放置的攪拌轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程轉(zhuǎn)向劑的均勻注入，利用巖樣中的人造裂縫作為轉(zhuǎn)向劑作用地層場(chǎng)所，使試驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工過(guò)程更加相符，并且在壓裂過(guò)程中充分考慮濃度、排量、圍壓以及停泵時(shí)間等因素對(duì)轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響，進(jìn)而優(yōu)選出壓裂過(guò)程中影響轉(zhuǎn)向劑作用效果的變量參數(shù)，為現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工提供指導(dǎo)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2a是本發(fā)明的注液系統(tǒng)中注液容器正視圖；
[0031]圖2b是本發(fā)明的注液系統(tǒng)中注液容器俯視圖；
[0032]圖3是本發(fā)明的注液容器中推進(jìn)活塞正視圖；
[0033]圖4a是本發(fā)明的加載系統(tǒng)中壓力室的俯視圖；
[0034]圖4b是本發(fā)明的加載系統(tǒng)中壓力室的正視圖；
[0035]圖5a是本發(fā)明的加載系統(tǒng)巖樣、橡膠墊和鋼墊板的俯視圖；
[0036]圖5b是本發(fā)明的加載系統(tǒng)巖樣、橡膠墊和鋼墊板的正視圖；
[0037]圖中:1、注液容器進(jìn)液口，2、注液容器帽，3、推進(jìn)活塞，4、注液容器杯身，5、注液容器出液口，6、攪拌轉(zhuǎn)子，7、橡膠圈，8、壓力室外壁，9、扁千斤頂，10、橡膠墊，11、鋼墊板，12、巖樣，13、進(jìn)液管，14、人造裂縫，15、底橡膠墊，16、底鋼墊板，17、垂向加載裝置，18、壓力室，19、油壓穩(wěn)壓源，20、伺服控制器，21、平流泵，22、傳感器，23、注液容器，24、磁力攪拌機(jī)，25、計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0039]實(shí)施例1
[0040]如圖1，圖2a，圖2b,圖3，圖4a，圖4b，圖5a，圖5b所示，一種轉(zhuǎn)向劑效果評(píng)價(jià)真三軸試驗(yàn)機(jī)，包括壓力加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；
[0041]所述的壓力加載系統(tǒng)包括壓力室18、油壓穩(wěn)壓源