欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2020114328500
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤一:将柱形样品干燥恒重,薄膜包裹,冷却至室温后,沿柱形样品上端面中心至体心钻取长度等于1/2样品长度、直径10mm的钻孔,钻孔内侧安装模拟井筒,钻孔底端预留1/

10样品长度左右的裸眼段,用胶将模拟井筒外壁与钻孔内壁粘牢固;

步骤二:将双接口高渗垫块、柱形样品、单接口高渗垫块自下而上以同轴方向叠置于下液压头轴心处,在双接口高渗垫块中上部、柱形样品、单接口高渗垫块中下部套设一体的热缩管,并用热风枪加热热缩管,使其与双接口高渗垫块中上部、柱形样品、单接口高渗垫块中下部紧贴,用密封圈将热缩管顶端和底端密封;

步骤三:将环形径向应变计紧固在热缩管外侧,多个平行套设的环形径向应变计之间用连接杆和信号线连接,再与外接信号接收端之间的信号线相接;

步骤四:将模拟井筒顶部与压裂垫块底端的导管接口相接;压裂液导管一端与压裂垫块侧面的导管接口相接,一端与压裂泵相接;流体导入管一端与单接口高渗垫块的导管接口相接,一端与流体泵相接;流体导出管一端与双接口高渗垫块的导管接口相接,一端与流量计相接;

步骤五:将围压缸与上液压头连接,启动轴向液压机,将上液压头和围压缸缓慢下放,至围压缸底端完全与主工作台相接,将围压缸与主工作台密封连接,启动轴向液压机,使上液压头驱动围压缸内液压头继续下移,至围压缸内液压头与压裂垫块完全接触,且柱形样品不承受轴向压力;

步骤六:固定轴向应变计,连接信号线,使信号接收端记录轴向应变的初始值;启动液压油泵,将液压油通过液压油导管注入围压缸,待缸体注满油且缸体内柱形样品尚未受围压时同步启动轴向液压机,至样品所受轴压和围压达到设定值,稳定轴压和围压,轴压和围压加载过程中通过轴向应变计和环形径向应变计记录柱形样品的轴向应变和径向应变;

步骤七:将目标流体通过流体导入管注入单接口高渗垫块,流体通过单接口高渗垫块底端与柱形样品的接触面注入柱形样品,流体流经整个样品后自柱形样品底端与双接口高渗垫块的接触面进入双接口高渗垫块,并经流体导出管排出,排出后被流量计计量;

步骤八:待流体导出管流量稳定后,计算柱形样品在单相流体通过下的压裂前单相渗透率(K);当流体导入管向柱形样品注入气体时计算公式为:当流体导入管向柱形样品注入液体时计算公式为:K2

=qwμwL×10/A(P1‑P0);

步骤九:开启压裂泵,将压裂液沿压裂液导管、模拟井筒注入柱形样品,开始压裂,在压裂过程中,实时记录流体导出管流量、轴向应变计和各环形径向应变计示数,其中,轴向应变计记录样品在受围压、轴压和压裂液压力影响下的实时长度,实时长度L′=L+△L;环形径向应变计记录样品在受围压、轴压和压裂液压力影响下的实时周长,第i个环形径向应变计测得的实时周长C′i=(Ci+ΔCi),样品平均实时周长C′=((C1+ΔC1)+(C2+ΔC2)+…+(Cn+2

ΔCn))/n,由此可得样品平均实时横截面面积为A′=π(C′/2π) ;

当流体导入管和压裂液导管均向柱形样品注入气体时,压裂实时渗透率计算公式为:当流体导入管和压裂液导管均向柱形样品注入液2

体时,压裂实时渗透率计算公式为:K′=qwμwL′×10 /A′(P1‑P0);当流体导入管与压裂液导管向柱形样品注入不同相态流体时,将气相流动视为气相流体在固相和液相组成的混合介质中的流动,此时压裂实时渗透率计算公式为: 将液相流体视为液相流体在固相和气相组成的混合介质中的流动,此时压裂实时渗透率计算2

公式为:K′=qwμwL′×10/A′(P1‑P0);

步骤十:压裂结束后,关闭压裂泵,待流体导出管流量再次稳定后,计算柱形样品在单相流体通过下的压裂后单相渗透率;当流体导入管向柱形样品注入气体时计算公式为:当流体导入管向柱形样品注入液体时计算公式2

为:K″=qwμwL″×10/A″(P1‑P0);

步骤十一:实验完成后,按照与压裂前相反的顺序将该装置的各部件调整为实验前的状态,整个水力压裂过程中动态渗透率测试作业完成;

所述的装置,包括动态渗透率测试部件、压裂部件和环形径向应变测量部件,所述动态渗透率测试部件包括单接口高渗垫块(6)、双接口高渗垫块(15)、流体导入管(10)和流体导出管(23),所述压裂部件包括压裂垫块(4)、压裂液导管(19)和柱形样品(9)内部的模拟井筒(8),所述环形径向应变测量部件包括若干组以连接杆(11d)和信号线(14)连接的平行排列的环形径向应变计(11),所述环形径向应变计(11)由套设于热缩管(7)外的环形套管(11a)组成,所述环形套管(11a)前、后、左、右四个方位均连接紧固螺丝(11b),所述紧固螺丝(11b)内侧贴近热缩管的位置为应变传感器(11c),所述环形套管(11a)之间通过连接杆(11d)连接,上液压头(1)与轴向液压机(24)采用一体式机身,上液压头(1)与围压缸(2)之间用固定螺丝(17)相接,压裂垫块(4)与围压缸(2)内部的内液压头(25)贴合;基座(22)与下液压头(21)采用一体式机身,主工作台(18)焊接在所述下液压头(21)上部,所述主工作台(18)与围压缸(2)之间通过密封螺丝(16)连接,液压油导管(13)穿过主工作台(18);

所述单接口高渗垫块(6)、双接口高渗垫块(15)之间夹持柱形样品(9),所述双接口高渗垫块(15)侧面底部对称设置2个导管接口(5),所述单接口高渗垫块(6)侧面顶端设置1个导管接口(5),模拟井筒(8)沿柱形样品(9)上端面中心至柱形样品(9)体心布置,所述压裂垫块(4)底面中心和侧面中心各有一个导管接口(5),压裂垫块(4)内一体成型的压裂液导管(19)连接两个导管接口(5),所述模拟井筒(8)顶端穿过单接口高渗垫块(6)中心预留的圆孔与压裂垫块(4)底面中心部位的导管接口(5)相接,所述压裂垫块(4)侧面的导管接口(5)与压裂液导管(19)相接,所述流体导入管(10)通过导管接口(5)与单接口高渗垫块(6)相接,所述流体导出管(23)两端分别连接双接口高渗垫块(15)的导管接口(5)和流量计(20),所述单接口高渗垫块(6)的内部及底面和双接口高渗垫块(15)的内部及顶面具有网状渗流通道,单接口高渗垫块(6)与双接口高渗垫块(15)其他外表面均不具有渗流通道;

计算压裂过程中渗透率增大倍数D′=K′/K,压裂后渗透率增大倍数D″=K″/K;

‑3 2 ‑3 2

上式中,K——压裂前单相渗透率,10 μm ;K′——压裂实时渗透率,10 μm ;K″——压‑3 2 3

裂后单相渗透率,10 μm ;P0——大气压,MPa;qg——大气压下气流量,cm /s;μg——在测定2

温度下气体的黏度,MPa·s;L——压裂前样品长度,cm;A——压裂前样品横断面面积,cm ;

2

L′——实时长度,cm;A′——平均实时横断面面积,cm ;C′——样品平均实时周长,cm;

n——环形径向应变计数量,个;L″——压裂后样品长度,cm;A″——压裂后样品横断面面2

积,cm ;Ci——第i个环形径向应变计处样品初始周长,cm;ΔCi——第i个环形径向应变计3

测得的样品周长变化值,mm;P1——进口压力,MPa;qw——大气压下水流量,cm/s;μw——在测定温度下液体的黏度。