水力加砂压裂实验系统及实验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114062144A(43)申请公布日2022.02.18(21)申请号202010765804.6(22)申请日2020.08.03(71)申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号(72)发明人吴郁张登文谢唯一陶野张洋王璇张光波王佳曲凤娇(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人王涛任默闻(51)Int.Cl.G01N3/12(2006.01)G01N3/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称水力加砂压裂实验系统及实验方法(57)摘要本发明提供了一种水力加砂压裂实验系统及实验方法，所述系统包含：原始储层及地应力场模拟装置、水力加砂压裂模拟装置和水力压裂裂缝监测装置；所述原始储层及地应力场模拟装置用于通过对实验试件加载预设应力，予以模拟实验试件三轴受力状态；所述水力加砂压裂模拟装置用于通过注入预设压力及流量的压裂液对所述实验试件进行水力压裂；所述水力压裂裂缝监测装置用于通过多个磁场强度探针传感器监测挤入所述实验试件内部的磁性流体的磁场强度，并通过对所述磁性流体进行三维磁性目标定位获得实验试件内部裂缝的起裂和扩展演化参数。CN114062144ACN114062144A权利要求书1/2页1.一种水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述系统包含：原始储层及地应力场模拟装置、水力加砂压裂模拟装置和水力压裂裂缝监测装置；所述原始储层及地应力场模拟装置用于通过对实验试件加载预设应力，予以模拟实验试件三轴受力状态；所述水力加砂压裂模拟装置用于通过注入预设压力及流量的压裂液对所述实验试件进行水力压裂；所述水力压裂裂缝监测装置用于通过多个磁场强度探针传感器监测挤入所述实验试件在所述原始储层及地应力场模拟装置和所述水力加砂压裂模拟装置作用下内部的磁性流体的磁场强度，并通过对所述磁性流体进行三维磁性目标定位获得实验试件内部裂缝的起裂和扩展演化参数。2.根据权利要求1所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述水力加砂压裂模拟装置包含低压供液模块和高压供液模块；所述低压供液模块包含配液罐、供液泵、混砂装置和低压管汇；所述配液罐用于为所述供液泵提供压裂液；所述供液泵设置于所述配液罐上，且所述供液泵的压裂液输出端通过低压管汇的汇流管道与所述混砂装置的压裂液进口端连通，用于将所述配液罐内压裂液泵注至所述混砂装置进行压裂混砂液制备；所述高压供液模块包含泵注装置和高压管汇；所述高压管汇设于实验试件端面的压裂井筒内，所述泵注装置与所述混砂装置、所述高压管汇依次连接，用于将所述混砂装置内的压裂混砂液泵注至实验试件进行水力加砂压裂。3.根据权利要求2所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述泵注装置为高压柱塞泵，流量范围为0～1.0m3/min，压力范围为0～60MPa。4.根据权利要求1所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述原始储层及地应力场模拟装置包含压裂实验腔和液压加载控制模块；所述压裂实验腔内设有加载框架，所述加载框架上设有液压式多维应力加载组件，所述多维应力加载组件通过相连接的伺服油源所提供的液压油对所述压裂实验腔内放置的实验试件加载预设应力；所述液压加载控制模块与所述伺服油源相连，用于控制所述伺服油源向所述多维应力加载组件提供液压油。5.根据权利要求4所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述多维应力加载组件包括设于加载框架上的均布置加载器阵列，所述均布置加载器阵列的数量为3个，分别对应垂直于实验试件左右侧面、下上端面和后前面设置。6.根据权利要求4所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述水力压裂裂缝监测装置包含数据采集处理模块和多个磁场强度探针传感器；所述磁场强度探针传感器设置于所述加载框架的外表面，且所述磁场强度探针传感器的轴线均与实验试件端面的压裂井筒垂直，用于监测挤入所述实验试件内部的磁性物质的磁场强度；所述数据采集处理模块与所述磁场强度探针传感器相连，用于根据所述磁场强度探针2CN114062144A权利要求书2/2页传感器监测获得的磁场强度，通过对所述磁性物质进行三维磁性目标定位获得实验试件内部裂缝的起裂和扩展演化参数。7.根据权利要求1所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述系统还包含压裂液排出装置，所述压裂液排出装置用于回收所述原始储层及地应力场模拟装置和所述水力加砂压裂模拟装置排出的压裂液。8.根据权利要求1至7任一项所述的水力加砂压裂实验系统，其特征在于，所述实验试件尺寸为3000mm×800mm×800mm或800mm×800mm×800mm。9.一种适用于权利要求1所述的水力加砂压裂实验系统的实验方法，其特征在于，所述方法包含：获取实验需求参数，根