CN108571314B - 一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法，属于水力压裂技术领域。首先测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力，然后以缝宽为目标函数，采用多元线性回归得到缝宽与铺砂浓度、闭合压力的关系式，然后采用可视化支撑剂运移装置开展支撑剂输送实验，记录实验过程中支撑剂的总重量，并计算实验结束时支撑剂铺置形态的总面积，得到可视化实验铺砂浓度，然后将得到的可视化实验铺砂浓度代入步骤二的关系式中，并根据要求的闭合压力，得到对应的缝宽，然后将可视化支撑剂运移装置的缝宽调整至对应的缝宽，通过将闭合压力等效为缝宽后采用调整缝宽替代施加闭合压力的方法，克服了可视化支撑剂运移装置的透明平板无法承受高压的问题。

Description

一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法
技术领域
本发明属于水力压裂技术领域，涉及一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法。
背景技术
低渗、致密油气藏开发是国内外关注的热点和难点，水力压裂是此类油气藏经济有效开发的关键技术。水力压裂是通过向地层泵注高压流体压开裂缝，并向裂缝内泵注具有一定粒度的天然人造高强度颗粒支撑剂，以防止裂缝闭合，并形成一条或多条具有一定导流能力的油气流动通道。因此，保障水力压裂效果的关键之一在于支撑剂在裂缝中的有效铺置。
然而，水力压裂形成的水力裂缝远在地下几百米甚至几千米，无法直接观测支撑剂在裂缝的铺置状态。为此，大量学者在室内开展可视化支撑剂输送模拟实验，即采用两块透明玻璃平板模拟水力裂缝，在透明玻璃平板裂缝中泵注支撑剂以观察支撑剂在裂缝中的铺置状态。但是，由于透明玻璃平板承压低，无法在透明玻璃平板上施加压力以模拟地下水力裂缝承受的高闭合压力，因此无法开展可视化支撑裂缝导流能力的测试，所以目前在该块的研究仅仅停留在定性观察支撑剂铺置形态的层面，无法得到用于优化水力压裂设计的关键参数—导流能力。随着技术的发展，目前已出现可任意调节裂缝宽度的可视化支撑剂运移装置，但用于测试可视化支撑裂缝导流能力的专利申请在国内外还未出现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法，它能解决目前可视化支撑剂运移装置因透明玻璃平板无法承受高压而难以计算支撑裂缝导流能力的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力；
步骤二，以缝宽为目标函数，采用多元线性回归得到缝宽与铺砂浓度、闭合压力的关系式；
步骤三，采用可视化支撑剂运移装置开展支撑剂输送实验，记录实验过程中支撑剂的总重量M，并计算实验结束时支撑剂铺置形态的总面积A，得到可视化实验铺砂浓度M/A；
步骤四，将得到的可视化实验铺砂浓度M/A代入步骤二的关系式中，并根据要求的闭合压力，得到对应的缝宽，然后将可视化支撑剂运移装置的缝宽调整至对应的缝宽，之后反向注液，得到透明平板两端的压差、注液流量；
步骤五，对得到的透明平板两端压差和注液流量采用达西公式计算得到可视化支撑裂缝渗透率，该可视化支撑裂缝渗透率与对应的缝宽的乘积即为要求的闭合压力下的可视化支撑裂缝导流能力。
优选地，在步骤一中，采用酸蚀裂缝导流能力测试装置测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力。
优选地，将支撑剂以不同铺砂浓度铺置在API导流室内，采用API方法测试不同闭合压力下的缝宽，得到不同铺砂浓度对应的缝宽、闭合压力。
优选地，在步骤三中，计算支撑剂铺置形态的总面积A时，通过摄像机记录和位置标定，分别计算支撑剂铺置形态的分段面积Ai，然后将各支撑剂铺置形态的分段面积Ai求和得到支撑剂铺置形态的总面积A。
优选地，在步骤五中，可视化支撑裂缝渗透率的计算式为
Figure BDA0001624545950000031
其中，k为可视化支撑裂缝渗透率，Q为注液流量，μ为流体粘度，L为可视化支撑剂运移装置的透明平板长度，A为支撑剂铺置形态的总面积，△P为透明平板两端的压差。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明可视化支撑裂缝导流能力测试方法首先测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力，然后以缝宽为目标函数，采用多元线性回归得到缝宽与铺砂浓度、闭合压力的关系式，然后采用可视化支撑剂运移装置开展支撑剂输送实验，记录实验过程中支撑剂的总重量M，并计算实验结束时支撑剂铺置形态的总面积A，得到可视化实验铺砂浓度M/A，然后将得到的可视化实验铺砂浓度M/A代入步骤二的关系式中，并根据要求的闭合压力，得到对应的缝宽，然后将可视化支撑剂运移装置的缝宽调整至对应的缝宽，通过将闭合压力等效为缝宽后采用调整缝宽替代施加闭合压力的方法，克服了可视化支撑剂运移装置的透明平板无法承受高压的问题，进一步展开了可视化支撑裂缝导流能力的直接计算，有效弥补了可视化支撑剂运移装置无法测试导流能力这一缺陷，大幅提高了可视化支撑剂运移装置在水力压裂优化设计中的作用。
附图说明
图1是本发明中支撑剂铺置形态的分段面积示意图；
图2是本发明中支撑剂铺置形态的总面积示意图；
图3是本发明步骤三中支撑剂输送实验时液体流向示意图；
图4是本发明步骤四中反向注液时液体流向示意图。
附图标记
附图中，1为透明平板，2为支撑剂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
参见图1-图2，可视化支撑裂缝导流能力测试方法的一种实施例，包括以下步骤：
步骤一，测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力；采用酸蚀裂缝导流能力测试装置测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力；将支撑剂以不同铺砂浓度(从5kg/m2到导流能力能铺置的极限以从5kg/m2递增)铺置在API导流室内，采用API方法测试不同闭合压力下的缝宽，得到不同铺砂浓度C对应的缝宽W、闭合压力Pc。
步骤二，以缝宽W为目标函数，采用多元线性回归得到缝宽W与铺砂浓度C、闭合压力Pc的关系式，即
W＝f(C，Pc) (1)；
步骤三，采用可视化支撑剂运移装置开展支撑剂输送实验，记录实验过程中支撑剂的总重量M，并计算实验结束时支撑剂铺置形态的总面积A，得到可视化实验铺砂浓度M/A；计算支撑剂铺置形态的总面积A时，注入条件差异将获得不同的支撑剂铺置形态，由于铺置形态为不规则形状，通过摄像机记录和位置标定，分别计算支撑剂铺置形态的分段面积Ai，然后将各支撑剂铺置形态的分段面积Ai求和得到支撑剂铺置形态的总面积A，即
A＝ΣAi (2)；
步骤四，将得到的可视化实验铺砂浓度M/A代入步骤二的关系式(1)中，并根据要求的闭合压力，得到对应的缝宽w，然后将可视化支撑剂运移装置的缝宽调整至对应的缝宽w，之后反向注液，直到铺置形态、压力、流量均达到平稳时，记录透明平板两端的压差和注液流量，得到透明平板两端(入口端和出口端)的压差△P、注液流量Q；
步骤五，对得到的透明平板两端的压差△P和注液流量Q采用达西公式计算得到可视化支撑裂缝渗透率，可视化支撑裂缝渗透率的计算式为
Figure BDA0001624545950000051
其中，k为可视化支撑裂缝渗透率，Q为注液流量，μ为流体粘度，L为可视化支撑剂运移装置的透明平板长度，A为支撑剂铺置形态的总面积，△P为透明平板两端的压差。
该可视化支撑裂缝渗透率与对应的缝宽w的乘积即为要求的闭合压力下的可视化支撑裂缝导流能力，即
F＝kw (4)
其中，F为可视化支撑裂缝导流能力。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力；
步骤二，以缝宽为目标函数，采用多元线性回归得到缝宽与铺砂浓度、闭合压力的关系式；
步骤三，采用可视化支撑剂运移装置开展支撑剂输送实验，记录实验过程中支撑剂的总重量M，并计算实验结束时支撑剂铺置形态的总面积A，得到可视化实验铺砂浓度M/A；
步骤四，将得到的可视化实验铺砂浓度M/A代入步骤二的关系式中，并根据要求的闭合压力，得到对应的缝宽，然后将可视化支撑剂运移装置的缝宽调整至所述对应的缝宽，之后反向注液，得到透明平板两端的压差、注液流量；
步骤五，对得到的透明平板两端压差和注液流量采用达西公式计算得到可视化支撑裂缝渗透率，该可视化支撑裂缝渗透率与对应的缝宽的乘积即为要求的闭合压力下的可视化支撑裂缝导流能力。
2.根据权利要求1所述的可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，在步骤一中，采用酸蚀裂缝导流能力测试装置测试支撑剂在不同铺砂浓度下的缝宽、闭合压力。
3.根据权利要求2所述的可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，将支撑剂以不同铺砂浓度铺置在API导流室内，采用API方法测试不同闭合压力下的缝宽，得到不同铺砂浓度对应的缝宽、闭合压力。
4.根据权利要求1所述的可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，在步骤三中，计算支撑剂铺置形态的总面积A时，通过摄像机记录和位置标定，分别计算支撑剂铺置形态的分段面积Ai，然后将各支撑剂铺置形态的分段面积Ai求和得到支撑剂铺置形态的总面积A。
5.根据权利要求1所述的可视化支撑裂缝导流能力测试方法，其特征在于，在步骤五中，可视化支撑裂缝渗透率的计算式为
Figure FDA0002947341000000021
其中，k为可视化支撑裂缝渗透率，Q为注液流量，μ为流体粘度，L为可视化支撑剂运移装置的透明平板长度，A为支撑剂铺置形态的总面积，△P为透明平板两端的压差。
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