CN114575819A - 真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置 - Google Patents

真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置 Download PDF

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CN114575819A CN202210227032.XA CN202210227032A CN114575819A CN 114575819 A CN114575819 A CN 114575819A CN 202210227032 A CN202210227032 A CN 202210227032A CN 114575819 A CN114575819 A CN 114575819A
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高步栋
马新仿
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Abstract

本发明提供一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置，模拟方法包括以下步骤：获取立方体透明试样，立方体透明试样设有摄像装备，在立方体透明试样上至少钻取两层盲孔，相邻两层盲孔在垂直于所有盲孔的平面上交错设置。在每个盲孔内下入套管，在套管与盲孔之间形成固井胶环；然后进行割缝，任意两个相邻的套管对应的裂缝在沿盲孔的长度方向上交错设置；通过真三轴水力压裂***对透明试样进行加压，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液进行压裂，然后通过摄像装备实时观测，采用该方法能够模拟真实地层的应力条件下，考虑多井多裂缝应力干扰，研究立体井网压裂过程中支撑剂的运移与动态分布特征。

Description

真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置
技术领域
本发明属于水力压裂室内物理模拟试验技术领域，尤其涉及一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置。
背景技术
当储层较厚时，对单一水平井进行压裂无法实现储层纵向上的全部动用，而对立体井网进行压裂可以使垂直井纵向动用更多的层，水平井横向动用更多的段。对立体井网进行压裂时可采用同步压裂、顺序压裂、拉链压裂等压裂方式。通常在压裂时将支撑剂带入裂缝中，用以支撑裂缝，在应力干扰作用下，立体井网的裂缝网络结构较为复杂，以增加储层的改造体积，从而增加油气产能。立体井网压裂后的裂缝网络的迂曲度较高，支撑剂在复杂裂缝网络中的运移和分布较为复杂。由于在实际地层中难以直接观测支撑剂的移动情况，因此，室内实验是研究支撑剂运移和分布的主要手段。
目前，室内研究支撑剂运移的可视化实验方法主要利用平行玻璃板模拟裂缝，其形态相对较为规则；另外，考虑到目前真三轴压裂支撑剂运移的实验方法主要是针对单一水平井或者直井，以上两种情况都无法模拟立体井网在压裂过程中的支撑剂的运移规律和分布情况。
因此，如何提供一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置，使其能够模拟真实地层的立体井网结构和应力条件，研究在多井多裂缝的应力干扰下支撑剂在裂缝中的实时运移过程，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置，采用该方法能够模拟真实地层的应力条件和立体井网结构，进而在多井多裂缝的应力干扰条件下，研究压裂过程中支撑剂的运移和动态分布特征。
本发明的一方面，提供一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法，包括以下步骤：获取立方体透明试样，立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位，立方体透明试样还设有摄像装备，其中，透明试样的材质为有机玻璃；在至少两层层位上钻取盲孔，且相邻两个钻取有盲孔的层位上的盲孔在垂直于所有盲孔的平面上交错设置，每个钻有盲孔的层位上钻取的盲孔数量为多个，该多个盲孔的长度方向互相平行，在每个盲孔内下入套管，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空中加入固井胶，使固井胶固化，形成固井胶环；然后进行割缝，并使通过割缝形成的裂缝满足：在从套管至盲孔的方向上，裂缝从套管的壁至少延伸至固井胶环，且裂缝贯穿套管的壁和固井胶环；其中，每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿盲孔的长度方向上交错设置；通过真三轴水力压裂***对透明试样进行三轴加压，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液进行压裂，然后通过摄像装备实时观测三轴应力状态下支撑剂的运移与动态分布特征。
根据本发明的一实施方式，有机玻璃包含聚甲基丙烯酸甲酯；和/或，固井胶包含环氧树脂胶。
根据本发明的一实施方式，层叠设置的多层层位中，相邻的两个层位之间通过环氧树脂胶粘接。
根据本发明的一实施方式，盲孔的长度方向平行于透明试样的最小水平主应力加载方向；和/或，通过真三轴水力压裂***对透明试样进行三轴加压的过程包括：对透明试样中层位所在的平面的法向加载垂向应力；对平行于所有盲孔的方向加载最小水平主应力；对最小水平主应力及垂向应力构成的平面的法向加载最大水平主应力。
根据本发明的一实施方式，在从套管至盲孔的法向上，裂缝从套管的壁延伸至层位的至少部分区域，其中，至少部分区域的长度为0.3cm-0.5cm。
根据本发明的一实施方式，多层层位还包括两层未钻取盲孔的层位，钻取有盲孔的层位位于该两层未钻取盲孔的层位之间，每个未钻取盲孔的层位均设有摄像设备。
根据本发明的一实施方式，注入含有支撑剂的压裂液的过程中，注入总量为20mL-2000mL。
根据本发明的一实施方式，注入含有支撑剂的压裂液中，含有支撑剂的压裂液的流量为1mL/min-200mL/min，和/或，含有支撑剂的压裂液中支撑剂的质量分数为10％-20％。
根据本发明的一实施方式，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液的过程包括：同时或不同时向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液。
本发明的另一方面，提供一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置，用于实施上述的方法，装置包括压裂装置、立方体透明试样；压裂装置包括腔体、加压装置、注入装置、压力传感器；立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位，且相邻两个钻取有盲孔的层位上的盲孔在垂直于所有盲孔的平面上交错设置；在至少两层层位上设置盲孔，且每个盲孔的层位上钻取的盲孔数量为多个；每个盲孔内设置套管，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空设置固井胶环；在从套管至盲孔的方向上设有裂缝，且裂缝贯穿套管的壁和固井胶环；其中，每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿盲孔的长度方向上交错设置；其中透明试样的材质为有机玻璃；固井胶环包含环氧树脂胶；立方体透明试样还设有摄像装备，摄像设备用于实时录像；相邻层位之间使用环氧树脂胶粘接；盲孔的方向为沿着透明试样的最小水平主应力的加载方向；加压装置包括加压泵、三个加压板，加压泵用于加压，三个加压板独立地与加压泵连接，通过三个加压板对透明试样在X轴、Y轴、Z轴方向上分别加载三轴应力；腔体用于盛放透明试样，三个加压板设置在腔体的内壁；注入装置用于向套管内注入含有支撑剂的压裂液；注入装置包括依次连接的注液泵、中间容器、多通阀，多通阀分别与每个套管的入口端相连；每个套管均连接压力传感器，压力传感器用于对套管内的压力进行实时监测。
本发明的实施，至少具有以下有益效果：
本发明提供的真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置，通过调整立方体透明试样中各个层位上的套管的排列，能够模拟真实地层的立体井网结构，通过沿着套管至盲孔的方向上进行割缝，可以使相邻套管内形成交错排列的裂缝，能够模拟真实地层中的多井多裂缝结构，通过对立方体透明试样进行三轴加压，可以更真实模拟真实地层的应力状态，本发明提供的模拟方法及装置能够模拟真实地层的应力条件和立体井网结构，进而在多井多裂缝的应力干扰条件下，通过摄像设备对压裂过程进行观测，实时记录支撑剂的运移，辅助研究裂缝在压裂过程中的扩展情况，以及随着裂缝的扩展，支撑剂在扩展的裂缝中的动态分布特征，使研究过程可视化。
此外，本发明提供的模拟装置还具有装置简单、工艺条件可控、易操作等优点。
附图说明
图1是本发明一实施方式中真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置的结构示意图；
图2为本发明一实施方式中立方体透明试样中一层位上套管对应的裂缝的俯视透视图；
图3为本发明一实施方式中真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法的流程图；
附图标记：
1-立方体透明试样；2-分层界面；301、302-盲孔；401、402-摄像设备；5-线槽；6-计算机；7-加压泵；8-六通阀；9-中间容器；10-压力传感器；11-注液泵；12-裂缝；13-支撑剂。
具体实施方式
以下所列举具体实施方式只是对本发明的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本发明，并非限定本发明的范围。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供的真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法，包括以下步骤：获取立方体透明试样，立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位，立方体透明试样还设有摄像装备，其中，透明试样的材质为有机玻璃；在至少两层层位上钻取盲孔，且每个钻取有盲孔的层位上钻取的盲孔数量为多个，该多个盲孔的长度方向互相平行；相邻两层盲孔在垂直于盲孔所在的平面上交错设置。在每个盲孔内下入套管，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空中加入固井胶，使固井胶固化，形成固井胶环；然后进行割缝，并使通过割缝形成的裂缝满足：在从套管至盲孔的方向上，裂缝从套管的壁至少延伸至固井胶环，且裂缝贯穿套管的壁和固井胶环；其中，每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿着盲孔的长度方向上交错设置；通过真三轴水力压裂***对透明试样进行三轴加压，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液，然后通过摄像装备实时观测三轴应力状态下支撑剂的运移与分布特征。
一般情况下，真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法在真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置中实施，立方体透明试样包含有机玻璃，一般采用有机玻璃块作为原料进行切割，以制备合适大小的立方体样品，在一些实施例中，有机玻璃包含聚甲基丙烯酸甲酯；通常根据模拟装置的腔体(加载室)的尺寸确定立方体样品的尺寸。
本发明中，将有机玻璃块切割至合适大小，形成立方体样品；当所模拟的地层为均质地层时，对该立方体样品进行切割形成多层层位，得到立方体样品；当所模拟的地层为非均质地层时，将具有不同力学性质的有机玻璃块进行切割，根据实际地层的地层性质，使切割得到的样品层叠放置形成多层层位，得到立方体样品，其中各个层位的厚度根据所模拟的地层的厚度同比例缩小获得，其中层位的厚度方向为垂直于盲孔的长度方向，层位数量为至少2层，例如3层、4层或5层以上。
在一些实施例中，在层叠设置的多层层位中，相邻的两个层位之间为通过环氧树脂胶粘接形成的分层界面，在本发明的具体实施过程中，通过调节A胶和B胶的加入比例，使相邻的两个层位粘接固定，使分层界面接近于实际地层之间的界面。
本发明中，在立方体样品中至少两层层位上钻取盲孔(井眼)，每个钻取有盲孔的层位上钻取的盲孔数量为多个，所有盲孔的长度方向均互相平行。盲孔的长度方向(轴向)平行于多层层位中的一者至另一者的方向，即平行于从一个层位至另一个层位的方向。在一些实施例中，盲孔的长度方向平行于透明试样的最小水平主应力加载方向，即垂直于最大水平主应力加载方向，钻取的盲孔总数量根据所模拟的立体井网中的总井数确定，每个钻取有盲孔的层位上钻取的盲孔数量可以相同或不同，一般为至少2个，例如2个、3个或4个以上，每个钻取有盲孔的层位上钻取的盲孔之间的间距在次不作限定。
进一步地，钻取的盲孔深度和直径在此不作限定，根据所模拟的实际地层与透明试样的比值，将实际地层中井眼尺寸按照比值大小同比例缩小获得。在一些实施例中，在依次层叠设置的多层层位上，相邻两个钻取有盲孔的层位上的盲孔在沿着盲孔的长度方向上交错设置，通过调整相邻两个钻取有盲孔的层位上在沿着盲孔的长度方向上各个井的排列情况，能够模拟不同结构的井网结构，尤其能够模拟实际地层的立体井网结构。
本发明中，在每个盲孔内下入套管，套管的外径一般小于盲孔的内径，使得套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间形成环空，在环空中加入固井胶，放置预设时间，使固井胶固化(凝固)，形成固井胶环，其中下入套管的方向与钻取盲孔的方向一致，即盲孔的轴向与套管的轴向相同。在一些实施例中，固井胶包含环氧树脂胶。
进一步地，待固井胶固化形成固井胶环后，在套管内下入割缝设备进行割缝，通过割缝形成裂缝，该裂缝在从套管至盲孔的方向上延伸，穿透套管的壁、固井胶环，一直延伸至层位的至少部分区域，即进入层位一定长度，一定长度是指裂缝延伸至层位的长度，该长度为0.3cm-0.5cm，例如0.3cm、0.32cm、0.35cm、0.36cm、0.38cm、0.4cm、0.42cm、0.45cm、0.48cm、0.5cm或其中的任意两者组成的范围。在每个套管内下入割缝设备进行割缝，通过割缝形成的裂缝数量至少为2条，例如2条、3条、4条或5条以上。
在一些实施例中，每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿着盲孔的长度方向上交错设置，即以交错形式排列，通过调整相邻的两个套管对应的裂缝的排列方式，能够模拟立体井网中的多井多裂缝结构，从而有助于在后续模拟地层应力条件下，研究立体井网中裂缝起裂、扩展及支撑剂运移的过程，能够使该过程更接近实际地层情况。
本发明中，立方体透明试样还设有摄像装备，摄像设备能够透过透明试样清晰捕获到裂缝的扩展过程及支撑剂在裂缝中的分布情况。多层层位还包括两层未钻取盲孔的层位，钻取有盲孔的层位位于该两层未钻取盲孔的层位之间，在每个未钻取盲孔的层位均设有摄像设备，例如在本发明的具体实施过程中，立方体透明试样包括依次层叠设置的四层层位，沿着垂直于盲孔的长度方向上，即在厚度从底层到顶层的方向上依次为第一层位、第二层位、第三层位、第四层位，在第二层位和第三层位分别钻取盲孔，在每个盲孔内下入套管；在第一层位和第四层位未钻取盲孔，在第一层位和第四层位上设置摄像设备，位于第一层位的摄像设备用于观测第二层位上套管的压裂过程，位于第四层位的摄像设备用于观测第三层位上套管的压裂过程。
在一些实施例中，在透明试样的未钻取盲孔的层位设置观测孔，在观测孔内设置摄像设备，其中观测孔通过切割获得。进一步地，观测孔的数量为至少两个，在每个观测孔均设置摄像设备，观测孔的尺寸以能够容纳摄像设备为依据，调整摄像设备的视角，以使摄像设备能够观测到支撑剂的运移和分布特征。
在一些实施例中，立方体透明试样的尺寸为30cm x 30cm x 30cm，在透明试样的第一层位和第四层位分别设置2个观测孔，能够使设置在观测孔内的摄像设备观测到透明试样的全部区域。
本发明中，通过真三轴水力压裂***对透明试样进行三轴加压，三轴加压是指对立方体透明试样在X轴、Y轴、Z轴方向分别加载应力，可以更真实模拟应力状态，应力范围为0-50MPa，例如0、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa或其中的任意两者组成的范围。通过控制三轴加压的应力的大小，能够研究不同地应力对支撑剂运移和分布特征的影响。通过真三轴水力压裂***对透明试样进行三轴加压的过程包括：对透明试样加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力，具体可以包括对透明试样中层位所在的平面的法向加载垂向应力；对平行于所有盲孔的方向加载最小水平主应力；对最小水平主应力及垂向应力构成的平面的法向加载最大水平主应力。
一般情况下，待加载的应力稳定后，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液进行压裂模拟，通过摄像设备实时观测三轴应力状态下支撑剂的运移和分布特征，其中含有支撑剂的压裂液为含有支撑剂、压裂液的混合液。
在一些实施例中，在模拟同步压裂时，同时向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液；此外也可以不同时向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液；例如在模拟顺序压裂时，依次向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液，即先向第一套管内注入含有支撑剂的压裂液，待第一段压裂完成后，再向第二套管内注入含有支撑剂的压裂液，以此类推，注入顺序根据所要模拟的地层实际情况确定。通过调整注入顺序，能够研究同步压裂、顺序压裂等压裂方式下对裂缝的扩展情况和支撑剂运移过程的影响。
在一些实施例中，注入含有支撑剂的压裂液的过程中，注入总量为20mL-2000mL，例如20mL、30mL、40mL、45mL、50mL、60mL、70mL、80mL、90mL、100mL、200mL、300mL、400mL、500mL、1000mL、2000mL或其中的任意两者组成的范围。
在一些实施例中，注入含有支撑剂的压裂液的流量为1mL/min-200mL/min，例如1mL/min、2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、10mL/min、15mL/min、20mL/min、25mL/min、30mL/min、35mL/min、40mL/min、45mL/min、50mL/min、55mL/min、60mL/min、70mL/min、80mL/min、90mL/min、100mL/min、150mL/min、200mL/min或其中的任意两者组成的范围。通过控制注入流量的大小，能够研究不同注入流量对裂缝的扩展情况和支撑剂运移过程的影响。
在一些实施例中，混合液中支撑剂的质量分数为10％-20％，例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％或其中的任意两者组成的范围。
本发明提供的真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置，用于实施上述的方法，装置包括压裂装置、立方体透明试样；压裂装置包括腔体、加压装置、注入装置、压力传感器。
进一步地，立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位；在至少两层层位上设置盲孔，且相邻两层盲孔在垂直于盲孔所在平面上交错设置。每个盲孔的层位上钻取的盲孔数量为多个；每个盲孔内设置套管，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空设置固井胶环；在从套管至盲孔的方向上设有割缝，且割缝贯穿套管的壁和固井胶环；其中，每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿着盲孔的长度方向上交错设置。
进一步地，透明试样的材质为有机玻璃，有机玻璃包含聚甲基丙烯酸甲酯；固井胶环包含环氧树脂胶。
进一步地，层位数量为至少2层，在本发明的具体实施过程中，立方体透明试样的尺寸为30cm x 30cm x 30cm，层位为4层，每个层位的厚度为7.5cm，相邻层位之间使用环氧树脂胶粘接。
进一步地，所有盲孔的长度方向均互相平行，盲孔的长度方向平行于透明试样的最小水平主应力加载方向；盲孔的轴向与套管的轴向相同。各个层位上的盲孔的数量可以相同或不同。
进一步地，相邻两个设置有盲孔的层位上的盲孔在沿着垂直所有盲孔长度的方向上交错设置，其中垂直于所有盲孔的长度的方向即为所在层位的厚度方向。
进一步地，在从套管至盲孔的方向上，裂缝从套管的壁延伸至层位的至少部分区域，其中至少部分区域的长度为0.3cm-0.5cm。
进一步地，多层层位还包括两层未钻取盲孔的层位，钻取有盲孔的层位位于该两层未钻取盲孔的层位之间，每个未钻取盲孔的层位均设有摄像设备，摄像设备用于实时录像。
在一些实施例中，加压装置包括加压泵、三个加压板，三个加压板独立地与加压泵连接，加压泵用于加压，通过三个加压板对透明试样加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力。加压装置还包括与三个加压板相对应设置的加压活塞，加压泵分别与加压活塞连接，通过加压泵将压力传递给加压板，再通过三个加压板对透明试样加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力。
在一些实施例中，腔体用于盛放透明试样，三个加压板设置在腔体的内壁。一般情况下，在压裂过程中，腔体为密封腔体。
进一步地，透明试样还设有摄像装备，摄像设备用于观测透明试样在三轴应力状态下的压裂情况。摄像设备的信号线、电源线沿着线槽设置，信号线、电源线的一端连接摄像设备，另一端连接显示设备，摄像设备用于录像，该录像实时在显示设备中显示，并且支持回放。
在一些实施例中，注入装置用于向套管内注入含有支撑剂的压裂液；注入装置包括依次连接的注液泵、中间容器、多通阀，中间容器盛放含有支撑剂的压裂液。多通阀的阀门分别与每个套管的入口端相连。多通阀的第一阀门与中间容器连接，其他阀门分别与套管的入口端连接，多通阀可以实现同时打开，也可以实现逐个打开。
在一些实施例中，每个套管均连接压力传感器，压力传感器用于对套管内的压力进行实时监测，压力传感器均与计算机连接，以记录实施压裂时的压力变化。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置的结构示意图，至少包括压裂装置、立方体透明试样1；
压裂装置包括腔体、加压装置、注入装置、压力传感器10；
其中，立方体透明试样包括依次层叠设置的4层层位；沿着立方体样品的底层到顶层的方向分别为第一层位、第二层位、第三层位、第四层位；相邻层位之间为分层界面2；第二层位、第三层位上设置盲孔，且第二层位2个盲孔302，第三层位3个盲孔301；盲孔的轴向方向平行于透明试样的最小水平主应力加载方向，每个盲孔内设置有套管，盲孔的轴向与套管的轴向相同，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空设置固井胶环；在从套管至盲孔的方向上设有裂缝12，且裂缝12贯穿套管的壁和固井胶环；其中每个套管对应2条裂缝；第三层位上的套管对应的裂缝12的俯视透视图如图2所示；每一个层位上，相邻的两个套管对应的裂缝12在沿着盲孔的长度方向上交错设置；在第一层位和第四层位分别设置摄像设备402、401；摄像设备的信号线、电源线沿着线槽5设置，信号线、电源线的一端连接摄像设备402、401，另一端连接计算机6，设置在第一层位的摄像设备402用于观测第二层位上井的压裂情况，设置在第四层位401的摄像设备用于观测第三层位上井的压裂情况；
加压装置包括加压泵7、三个加压板，三个加压板独立地与加压泵连接；通过三个加压板对透明试样加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力；
腔体用于盛放透明试样1，三个加压板设置在腔体的内壁。
注入装置包括依次连接的注液泵11、中间容器9、六通阀8，六通阀的第一阀门与中间容器连接，其他阀门分别与每个套管的入口端相连；每个阀门可以实现独立地开关，每个套管均连接压力传感器10，压力传感器10均与计算机6连接。
图3为采用图1所示的模拟装置实施模拟方法的流程图，包括以下步骤：
S301：获取立方体透明试样；采用以下步骤获取立方体透明试样：
将玻璃块切割成尺寸为30cm x 30cm x 30cm的立方体样品，将立方体样品进行层位切割，使其层位为4层，每层厚度为7.5cm，相邻层位之间通过环氧树脂胶粘接；其中沿着立方体样品的底层到顶层的方向将其进行层位切割，分别得到第一层位、第二层位、第三层位、第四层位；
在第二层位、第三层位上钻取盲孔，其中钻取盲孔的方向为沿着最小水平主应力方向，第二层位钻取2个盲孔302，第三层位钻取3个盲孔301，第二层和第三层位上的盲孔在垂直于所有盲孔的平面上以交错形式排列；
在上述每个盲孔中下入套管，在套管的壁的外侧与盲孔的内壁之间的环空中加入固井胶，放置预设时间，使固井胶固化，形成固井胶环；然后再套管内下入割缝设备进行割缝，形成裂缝12，形成的裂缝满足：在从套管至盲孔的方向上，裂缝贯穿套管的壁、固井胶环，一直延伸至所在层位的长度为0.5cm；如图2所示，同一层位上相邻套管对应的裂缝在沿着盲孔的长度方向上交错设置；
在第一层位和第四层位分别切割2个观测孔，分别在观测孔内设置摄像设备；摄像设备的信号线、电源线沿着线槽设置，信号线、电源线的一端连接摄像设备，另一端连接显示设备，设置在第一层位的摄像设备402用于观测第二层位上井的压裂情况，设置在第四层位401的摄像设备用于观测第三层位上井的压裂情况；
S302：对透明试样分别加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力；
通过连接加压泵，采用三个加压板对立方体透明试样加载X轴、Y轴、Z轴方向上的三轴应力；如图1所示，三个加压板位于腔体的内壁，分别对应透明试样的两两相邻的三个表面，加载应力的过程为：通过加压泵、加压板的作用，对透明试样进行三轴加压的过程包括：对透明试样中层位所在的平面的法向加载垂向应力σv；对平行于所有盲孔的方向加载最小水平主应力σh；对最小水平主应力及垂向应力构成的平面的法向加载最大水平主应力σH。
S303：向套管内注入含有支撑剂的压裂液对透明试样进行压裂；
待三轴应力加载完成后，通过注液泵11加压将中间容器9中的含有支撑剂的压裂液注入各套管进行压裂，当六通阀8同时打开时，可以模拟同步压裂过程；当六通阀逐个打开时，可以模拟顺序压裂过程，其打开顺序及数量依据要模拟的实际情况确定。本示例对打开顺序不做明确规定；
S304：在压裂的同时，启动摄像设备401、402，实时观察三轴应力状态下透明试样中裂缝12的扩展情况及支撑剂13的运移情况，并利用计算机6进行记录；
上述摄像设备能够透过透明试样清晰捕获裂缝扩展过程及不同时刻支撑剂在裂缝中的分布情况；同时，摄像设备连接至计算机，其拍摄的视频能够实时在计算机中显示，同时也支持压裂结束后回放。
S305：压裂结束后，综合压力数据及压裂录像分析模拟真实地层的立体井网在应力条件下压裂时支撑剂的运移与分布特征。
具体地，将压裂曲线上的压力响应特征与压裂录像中的裂缝扩展及支撑剂运移情况对应起来，分析其裂缝扩展和支撑剂运移时二者的对应关系，从而帮助现场从压力曲线特征判断支撑剂的铺置及运移情况。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取立方体透明试样，所述立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位，所述立方体透明试样还设有摄像装备，其中，所述透明试样的材质为有机玻璃；
在至少两层所述层位上钻取盲孔，且相邻两个钻取有盲孔的层位上的盲孔在垂直于所有所述盲孔的平面上交错设置，每个钻有所述盲孔的所述层位上钻取的盲孔数量为多个，该多个所述盲孔的长度方向互相平行，在每个所述盲孔内下入套管，在所述套管的壁的外侧与所述盲孔的内壁之间的环空中加入固井胶，使固井胶固化，形成固井胶环；然后进行割缝，并使通过所述割缝形成的裂缝满足：在从所述套管至所述盲孔的方向上，所述裂缝从所述套管的壁至少延伸至所述固井胶环，且所述裂缝贯穿所述套管的壁和所述固井胶环；其中，每一个所述层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿所述盲孔的长度方向上交错设置；
通过真三轴水力压裂***对所述透明试样进行三轴加压，向每个所述套管内注入含有支撑剂的压裂液进行压裂，然后通过所述摄像装备实时观测三轴应力状态下支撑剂的运移与动态分布特征。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述有机玻璃包含聚甲基丙烯酸甲酯；和/或，
所述固井胶包含环氧树脂胶。
3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述层叠设置的多层层位中，相邻的两个层位之间通过环氧树脂胶粘接。
4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述盲孔的长度方向平行于所述透明试样的最小水平主应力加载方向；和/或，
通过真三轴水力压裂***对所述透明试样进行三轴加压的过程包括：对所述透明试样中所述层位所在的平面的法向加载垂向应力；对平行于所述所有盲孔的方向加载最小水平主应力；对所述最小水平主应力及所述垂向应力构成的平面的法向加载最大水平主应力。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，在从所述套管至所述盲孔的法向上，所述裂缝从所述套管的壁延伸至所述层位的至少部分区域，其中，所述至少部分区域的长度为0.3cm-0.5cm。
6.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述多层层位还包括两层未钻取所述盲孔的层位，钻取有所述盲孔的层位位于该两层未钻取所述盲孔的层位之间，每个所述未钻取所述盲孔的层位均设有所述摄像设备。
7.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述注入含有支撑剂的压裂液的过程中，注入总量为20mL-2000mL。
8.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述注入含有支撑剂的压裂液中，所述含有支撑剂的压裂液的流量为1mL/min-200mL/min，和/或，所述含有支撑剂的压裂液中支撑剂的质量分数为10％-20％。
9.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，向每个所述套管内注入含有支撑剂的压裂液的过程包括：同时或不同时向每个所述套管内注入含有支撑剂的压裂液。
10.一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟装置，其特征在于，用于实施权利要求1-9任一项所述的方法，所述装置包括压裂装置、立方体透明试样；所述压裂装置包括腔体、加压装置、注入装置、压力传感器；
所述立方体透明试样包括依次层叠设置的多层层位，且相邻两个钻取有盲孔的层位上的盲孔在垂直于所有所述盲孔的平面上交错设置；在至少两层所述层位上设置盲孔，且每个所述盲孔的所述层位上钻取的盲孔数量为多个；每个所述盲孔内设置套管，在所述套管的壁的外侧与所述盲孔的内壁之间的环空设置固井胶环；在从所述套管至所述盲孔的方向上设有裂缝，且所述裂缝贯穿所述套管的壁和所述固井胶环；其中，每一个所述层位上，相邻的两个套管对应的裂缝在沿所述盲孔的长度方向上交错设置；其中所述透明试样的材质为有机玻璃；所述固井胶环包含环氧树脂胶；所述立方体透明试样还设有摄像装备，所述摄像设备用于实时录像；相邻层位之间使用环氧树脂胶粘接；所述盲孔的方向为沿着所述透明试样的最小水平主应力的加载方向；
所述加压装置包括加压泵、三个加压板，所述加压泵用于加压，所述三个加压板独立地与所述加压泵连接，通过所述三个加压板对所述透明试样在X轴、Y轴、Z轴方向上分别加载三轴应力；
所述腔体用于盛放透明试样，所述三个加压板设置在所述腔体的内壁；
所述注入装置用于向套管内注入含有支撑剂的压裂液；所述注入装置包括依次连接的注液泵、中间容器、多通阀，所述多通阀分别与每个套管的入口端相连；
每个所述套管均连接压力传感器，所述压力传感器用于对套管内的压力进行实时监测。
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