專利名稱：支撐劑嵌入深度的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油工業(yè)部門，在油氣田開發(fā)過程中對注入巖層的支撐劑 嵌入巖石深度進行測量的裝置。
背景技術(shù)：
采用支撐劑壓裂改造儲層是目前油氣藏建產(chǎn)、投產(chǎn)、高效開發(fā)的關(guān)鍵工程 技術(shù)。壓裂施工結(jié)束后，在地層閉合應(yīng)力的作用下支撐劑嵌入地層巖石降低支 撐裂縫寬度，嚴重影響壓裂效果，這種現(xiàn)象在軟地層中尤為明顯。分析評價支 撐劑嵌入巖石的深度(對應(yīng)于支撐劑嵌入巖石的嚴重程度)，對于釆用合理的工 藝技術(shù)措施以防止支撐劑嵌入、提高壓裂效果具有重要意義。
目前國內(nèi)未見有關(guān)支撐劑嵌入深度的測試儀器和測試方法。 國外目前采用的是用均勻粒徑海灘砂膠結(jié)模擬地層巖石，用一定粒徑鋼球
模擬支撐劑進行測試(SPE38590)，該方法明顯存在以下缺點
1、 用鋼球模擬支撐劑和用膠結(jié)海灘砂模擬地層巖石不能反映壓裂支撐劑與 地層巖石作用的真實情況。
2、 不能針對不同地層巖石進行重復(fù)性實驗，實驗結(jié)果的適應(yīng)性差。
3、 僅用于描述普遍存在的支撐劑嵌入現(xiàn)象，不能得到具體的嵌入深度，對 壓裂設(shè)計缺乏實際指導(dǎo)意義。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供支撐劑嵌入深度的測量裝置，該裝置能夠模擬 壓裂裂縫中支撐劑嵌入地層的真實條件，滿足在不同環(huán)境條件下支撐劑嵌入深 度的測量要求，用以指導(dǎo)壓裂技術(shù)措施決策和壓裂優(yōu)化設(shè)計。
支撐劑嵌入深度受到多種因素的綜合影響，但要評價油田開發(fā)中支撐劑嵌 入的各個影響因素所占權(quán)重，需要對其進行單因素分析，因此在實驗過程中用
3到了高強度鋼板與地層巖心進行對比實驗，以消除支撐劑壓實、破碎等帶來的 影響。在計算嵌入深度時，是依據(jù)嵌入裝置兩端的位移計進行測量的。首先測 試支撐劑在鋼板中通過一定流體的裂縫導(dǎo)流能力，鋼板不變形，幾乎沒有嵌入， 考慮此時的嵌入量為零，得到其每個時刻的裂縫寬度^。,，然后用實驗巖心替代 鋼板，在相同條件下模擬地層環(huán)境進行測試，同樣得到一套每個時刻的裂縫寬 度『A。利用此方法來消除支撐劑之間的壓實作用及支撐劑的破碎，能夠得到某 一時刻支撐劑對巖石的嵌入深度^ ，
式中，A,為嵌入深度，單位為mm;『，為使用鋼板實驗時任意時刻模擬支撐 裂縫寬度，單位為mm;為使用地層巖心實驗時任意時刻模擬支撐裂縫寬度， 單位為腦。
本實用新型支撐劑嵌入深度的測量裝置，主要由平流泵、平板夾持器、液 壓機、數(shù)據(jù)采集板、計算機組成，所述平板夾持器位于液壓機平臺上，所述平 板夾持器是一中空容器，其腔體上下各有一活塞，活塞之間是巖心(或鋼板)， 巖心之間裝有支撐劑，在巖心四周均有密封墊片，在腔體內(nèi)側(cè)與活塞間也有密 封墊片；所述平板夾持器腔體內(nèi)側(cè)有深孔用于插入電加熱棒和溫度傳感器，其 兩端分別有用于進出實驗流體的小孔，所述進液小孔連有平流泵和儲液罐，所 述出液小孔連有廢液罐；所述液壓機連有位移傳感器和壓力傳感器；所述平流 泵、溫度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器均和數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板 又和計算機相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的支撐劑嵌入深度的測量裝置，原理可 靠，結(jié)構(gòu)簡單，既可反映壓裂支撐劑與地層巖石作用的真實情況，又能針對不 同地層巖石進行重復(fù)性實驗，實驗結(jié)果適應(yīng)性好。本實用新型不僅可用于描述 普遍存在的支撐劑嵌入現(xiàn)象，還能得到具體的嵌入深度，為評價油氣田壓裂過 程中支撐劑嵌入巖石深度提供了專用設(shè)備。

下面根據(jù)附圖進一步說明本實用新型。
圖1是支撐劑嵌入深度的測量裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是平板夾持器結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

參看圖l、圖2。支撐劑嵌入深度的測量裝置，主要由平流泵2、平板夾持 器3、液壓機4、數(shù)據(jù)采集板9、計算機11組成，所述平板夾持器3位于液壓機 4平臺上，所述平板夾持器是一中空容器，其腔體18上下各有一活塞15，活塞 之間是巖心(或鋼板)13，巖心之間裝有支撐劑14，在巖心四周均有密封墊片 12，在腔體內(nèi)側(cè)與活塞間也有密封墊片16;所述平板夾持器腔體內(nèi)側(cè)有深孔用 于插入電加熱棒8和溫度傳感器6，其兩端分別有用于進出實驗流體的小孔17， 所述進液小孔連有平流泵2和儲液罐1，所述出液小孔連有廢液罐10;所述液 壓機連有位移傳感器5和壓力傳感器7;所述平流泵2、溫度傳感器6、位移傳 感器5、壓力傳感器7均和數(shù)據(jù)采集板9相連，數(shù)據(jù)采集板9又和計算機11相 連。
下面舉一個典型實例來說明支撐劑嵌入深度測試的方法和流程
平板夾持器是一個腔體深度為8cm，長度為20cm，寬度為4cm的中空容器， 將一塊長^cm，寬2cm，厚2cm的實驗鋼板水平放入平板夾持器內(nèi)，在鋼板上均 勻鋪置l-15kg/cm2的陶粒支撐劑，將另外一塊同規(guī)格的實驗鋼板也放入平板夾 持器內(nèi)，使支撐劑均勻鋪置在兩塊鋼板之間，將密封橡膠墊片及活塞放入平板 夾持器腔體內(nèi)進行密封。將兩個500W的電加熱棒和溫度傳感器插入平板夾持器 腔體內(nèi)側(cè)；將平板夾持器置于液壓機平臺上，其進液小孔連接平流泵和儲液罐， 出液小孔連接廢液罐，儲液罐內(nèi)裝入2L清水；將與液壓機相連的位移傳感器和 壓力傳感器、平流泵、溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集板、計算機連接；啟動液壓機， 加載壓力至初始壓力6.9MPa，各傳感器參數(shù)清零，啟動計算機控制程序，輸入 實驗參數(shù)，流量5ml/min，壓力6.9—69MPa，每級6.9MPa遞增，每個壓力點承壓時間10min，溫度90°C;啟動平流泵、電加熱棒、溫度傳感器和位移傳感 器，平流泵泵注儲液罐液體進入平板夾持器內(nèi)模擬地層流體狀態(tài)，電加熱棒和 液壓機分別控制模擬儲層條件下地層溫度和壓力，位移傳感器上顯示出裂縫變 化，所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集板傳輸至計算機；用相同規(guī)格的巖心替換鋼板，在 其他條件相同的情況下重復(fù)進行實驗，所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集板傳輸至計算機; 計算機通過控制程序?qū)?shù)據(jù)進行處理和計算，得到在溫度90°C，清水濾失速度 5ml/min，每個壓力點下的支撐劑嵌入深度。
權(quán)利要求1支撐劑嵌入深度的測量裝置，主要由平流泵(2)、平板夾持器(3)、液壓機(4)、數(shù)據(jù)采集板(9)、計算機(11)組成，其特征在于，所述平板夾持器(3)位于液壓機(4)平臺上，所述平板夾持器是一中空容器，其腔體(18)上下各有一活塞(15)，活塞之間是巖心或鋼板(13)，巖心之間裝有支撐劑(14)；所述平板夾持器腔體內(nèi)側(cè)有深孔用于插入電加熱棒(8)和溫度傳感器(6)，其兩端分別有用于進出實驗流體的小孔(17)，所述進液小孔連有平流泵(2)和儲液罐(1)，所述出液小孔連有廢液罐(10)；所述液壓機連有位移傳感器(5)和壓力傳感器(7)；所述平流泵(2)、溫度傳感器(6)、位移傳感器(5)、壓力傳感器(7)均與數(shù)據(jù)采集板(9)相連，數(shù)據(jù)采集板(9)又與計算機(11)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，在平板夾持器(3)的巖心(13)四周均有密封墊片(12)，在腔體內(nèi)側(cè)與活塞間也有密封墊片(16)。
3.如權(quán)利要求l所述的測量裝置，其特征在于，平板夾持器(3)的腔體(18)深度為8cm，長度為20cm，寬度為4cm。
4.如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述巖心或鋼板(13)長4cm， 寬2cm，厚2cm，在巖心或鋼板上均勻鋪置陶粒支撐劑，鋪置濃度為 l-15kg/cm2o
專利摘要本實用新型涉及用于油氣田開發(fā)過程中壓裂用支撐劑嵌入深度的測量裝置，主要由平流泵、平板夾持器、液壓機、數(shù)據(jù)采集板、計算機組成，所述平板夾持器位于液壓機平臺上，所述平板夾持器是一中空容器，其腔體上下各有一活塞，活塞之間是巖心(或鋼板)，巖心之間裝有支撐劑；所述平板夾持器腔體內(nèi)側(cè)有深孔用于插入電加熱棒和溫度傳感器，其兩端有用于進出實驗流體的小孔，進液小孔連有平流泵和儲液罐，出液小孔連有廢液罐；所述液壓機連有位移傳感器和壓力傳感器；所述平流泵、溫度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器均和數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板又和計算機相連。本實用新型原理可靠，結(jié)構(gòu)簡單，為評價油氣田壓裂過程中支撐劑嵌入巖石深度提供了專用設(shè)備。
文檔編號E21B47/04GK201391314SQ200920079958
公開日2010年1月27日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者聰 盧, 李勇明, 王文耀, 趙金洲, 郭建春 申請人:西南石油大學(xué)