支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及石油勘探領(lǐng)域，特別涉及一種在油氣田開發(fā)過程中用于對壓入巖 層的支撐劑嵌入巖石深度進(jìn)行測量的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國低滲透、特低滲透油氣藏分布廣泛，大多數(shù)低滲透油氣藏主要通過水力壓裂 技術(shù)進(jìn)行儲層增產(chǎn)改造獲得工業(yè)油氣。壓裂施工結(jié)束后，在地層閉合應(yīng)力的作用下存在支 撐劑嵌入地層巖石的現(xiàn)象。支撐劑嵌入導(dǎo)致裂縫縫寬減小，導(dǎo)流能力降低，壓后增產(chǎn)效果 差。這種現(xiàn)象在高閉合壓力、松軟地層中尤為明顯。分析評價(jià)支撐劑嵌入巖石的深度，對于 優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)，提高壓裂改造效果具有十分重要的意義。
[0003] 國外根據(jù)Lewis L. Lacy發(fā)表的《基于HEC、硼酸鹽和水基壓裂設(shè)計(jì)的松軟地層支 撐劑嵌入和裂縫導(dǎo)流能力》（SPE38590)采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(jìn)行測試，該方法存在以下缺點(diǎn)：
[0004] 1、用鋼球模擬支撐劑和用膠結(jié)海灘砂模擬地層巖石，與現(xiàn)實(shí)情況中支撐劑和地層 巖石之間的實(shí)際作用存在差異，不能反映真實(shí)情況。
[0005]2、不能針對不同儲層類型巖石進(jìn)行嵌入實(shí)驗(yàn)，適用范圍差。
[0006] 3、僅描述支撐劑嵌入現(xiàn)象，沒有計(jì)算出具體的嵌入深度，對壓裂設(shè)計(jì)缺乏實(shí)際指 導(dǎo)意義。
[0007] 目前國內(nèi)采用導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)裝置來測量支撐劑嵌入，首先使用鋼板實(shí)驗(yàn)得到任意 時(shí)刻的支撐裂縫寬度，然后利用巖心板實(shí)驗(yàn)得到任意時(shí)刻的支撐裂縫寬度，最后通過差值 得到嵌入深度。該專利《支撐劑嵌入深度的測量裝置及測量方法》（CN100594289C)存在以 下缺點(diǎn)：
[0008] 1、首先使用鋼板進(jìn)行導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)，鋼板會發(fā)生變形，而且存在支撐劑的嵌入現(xiàn)象，所 以存在誤差。
[0009] 2、由于人為因素、實(shí)驗(yàn)操作方法、步驟的影響，支撐劑破碎和壓實(shí)作用等因素給兩 組實(shí)驗(yàn)帶來的影響不會完全一致。使用鋼板和巖芯板進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行差 值，得出的計(jì)算結(jié)果不夠精確。
[0010] 3、沒有確定支撐劑嵌入完成所需的時(shí)間。因此沒有給出明確的應(yīng)力加載時(shí)間。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011] 本實(shí)用新型提供一種支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中支撐劑嵌 入深度測量不精確，操作過程復(fù)雜等問題。
[0012] 為了解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)包括： 壓力試驗(yàn)機(jī)、嵌入模具、處理器裝置、數(shù)據(jù)采集裝置及高倍數(shù)顯微鏡；
[0013] 所述壓力試驗(yàn)機(jī)的平臺上放置所述嵌入模具，用于給所述嵌入模具施壓；
[0014] 所述嵌入模具包括一有底無蓋的腔體及一活塞，所述腔體內(nèi)設(shè)置有兩塊巖芯板， 所述巖芯板之間鋪置有支撐劑，所述活塞于測試時(shí)設(shè)置于所述巖芯板上；
[0015] 所述數(shù)據(jù)采集裝置連接于所述壓力試驗(yàn)機(jī)及所述處理器裝置之間，用于測量施壓 過程中的參數(shù)并將其發(fā)送至所述處理器裝置；
[0016] 所述處理器裝置連接所述壓力試驗(yàn)機(jī)，用于控制所述壓力試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行；
[0017] 所述高倍數(shù)顯微鏡與處理器裝置相連，于壓力試驗(yàn)機(jī)停止工作后，取出兩款巖芯 板，對巖芯板嵌入面進(jìn)行拍照，并將拍攝的巖芯板嵌入面圖像發(fā)送至所述處理器裝置，處理 器裝置輸出支撐劑嵌入巖芯板的深度。本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述數(shù)據(jù)采集 裝置包括壓力傳感器及位移傳感器，分別用于測量壓力試驗(yàn)機(jī)的施壓信息及巖芯板間的距 離信息。
[0018] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述測量系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集板，連接于所 述處理器裝置與所述壓力傳感器及所述位移傳感器之間，用于采集施壓過程中的壓力信息 及巖芯板間的距離信息，并將其發(fā)送至所述處理器裝置。
[0019] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述支撐劑為425~850 ym的陶粒支撐劑。
[0020] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述支撐劑的濃度為5kg/m2。
[0021] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述巖芯板的厚度為10 ± 1mm。
[0022] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述嵌入模具的底蓋厚度為9. 53_、側(cè)壁厚 度為 12. 7mm。
[0023] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述嵌入模具為一圓柱形有底無蓋的腔體容 器，所述嵌入模具的空腔截面及所述活塞直徑為75mm或100mm或120_。
[0024] 本實(shí)用新型一實(shí)施例的進(jìn)一步方面，所述活塞高為88. 9_，所述腔體容器的高為 76. 2mm〇
[0025] 本實(shí)用新型提供的支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的測量出支撐劑嵌入深 度，計(jì)算簡單，操作方便，對所取巖芯板的利用率高，能夠真實(shí)的反應(yīng)壓裂裂縫中支撐劑嵌 入地層的情況，而且支撐劑嵌入巖芯板深度計(jì)算考慮因素全面，計(jì)算精確，對于壓裂技術(shù)措 施決策和優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例需要的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。
[0027] 圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的嵌入模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的嵌入模具縱向剖面示意圖；
[0031] 圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的支撐劑嵌入深度計(jì)算的幾何示意圖；
[0032] 圖6本實(shí)用新型一實(shí)施例的支撐劑嵌入深度測量方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為了使本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)及效果更加明顯，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技 術(shù)方案做進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型也可有其他不同的具體實(shí)例來加以說明或?qū)嵤?，任何?領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求范圍內(nèi)做的等同變換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇。
[0034] 如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖，支撐劑嵌入深度的測量系統(tǒng)包括壓力試驗(yàn)機(jī)4、嵌入模具3、處理器裝置6、數(shù)據(jù)采集裝 置1及高倍數(shù)顯微鏡（圖中未示）。所述壓力試驗(yàn)機(jī)4的平臺上放置所述嵌入模具3,用于 給所述嵌入模具施壓；所述嵌入模具3為一有底無蓋的腔體容器，所述腔體容器內(nèi)設(shè)置有 兩塊巖芯板，所述巖芯板之間鋪置有支撐劑；所述數(shù)據(jù)采集裝置連接于所述壓力試驗(yàn)機(jī)及 所述處理器裝置之間，用于測量施壓過程中的參數(shù)并將其發(fā)送至所述處理器裝置；所述處 理器裝置6連接所述壓力試驗(yàn)機(jī)1，用于控制壓力試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行。所述高倍數(shù)顯微鏡與處理 器裝置相連，于壓力試驗(yàn)機(jī)停止工作時(shí)，取出兩塊巖芯板，對巖芯板嵌入面進(jìn)行拍照，并將 拍攝的嵌入面圖像發(fā)送至所述處理器裝置，處理器裝置輸出支撐劑嵌入巖芯板的深度。
[0035] 詳細(xì)的說，嵌入模具和活塞是由淬火的錳鋼材料制成，具有抗壓能力強(qiáng)，密封性能 好的特性。高倍數(shù)顯微鏡對巖芯板支撐劑嵌入面進(jìn)行拍照，得到具有標(biāo)尺的嵌入圖片，隨機(jī) 取點(diǎn)（即，隨機(jī)取支撐劑粒，例如每立方厘米的區(qū)域選擇一個(gè)或兩個(gè)支撐劑粒，也可根據(jù)實(shí) 際情況靈活取點(diǎn)），從而得到嵌入圓形半徑r n。進(jìn)一步的，所述處理器裝置顯示所述支撐劑 的嵌入面圖像，根據(jù)嵌入面圖像得到嵌入圓形半徑，根據(jù)所述支撐劑的嵌入圓形半徑和支 撐劑的半徑，得到支撐劑嵌入巖芯板的深度。其中，支撐劑的半徑在進(jìn)行測試前，可通過篩 析實(shí)驗(yàn)分析可得，支撐劑的半徑的獲得及支撐劑嵌入巖芯板深度計(jì)算過程將在后續(xù)實(shí)施例 中進(jìn)行詳細(xì)的說明，此處不再贅述。需要說明的是，具體實(shí)施時(shí)，高倍數(shù)顯微鏡拍攝的圖片 也可不傳輸至處理器裝置，可通過優(yōu)盤拷貝的方式復(fù)制到處理器裝置，或通過人為計(jì)算的 方式得到支撐劑嵌入巖芯板的深度。
[0036] 具體的，如圖2所示，數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力傳感器11及位移傳感器12,分別用于 采集壓力試驗(yàn)機(jī)的施壓信息及巖芯板間的距離信息，壓力傳感器及位移傳感器可直接連接 于處理器裝置上，處理器裝置根據(jù)位移傳感器測量值初步判斷支撐劑是否產(chǎn)生嵌入現(xiàn)象， 處理器裝置根據(jù)壓力傳感器測得的壓力值，對壓力試驗(yàn)機(jī)發(fā)出控制信號，使得壓力試驗(yàn)機(jī) 能夠更好的模擬支撐劑所處的壓力環(huán)境。如圖2所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例中，測試系統(tǒng)還 包括數(shù)據(jù)采集板5,連接所述處理器裝置6,數(shù)據(jù)采集板上連接壓力傳感器及位移傳感器， 用于采集施壓過程中的壓力試驗(yàn)機(jī)的施壓信息及巖芯板間的距離信息，并將其發(fā)送至所述 處理器裝置。
[0037] 本實(shí)用新型所述的處理器裝置可以是計(jì)算機(jī)、專用控制設(shè)備等裝置。本實(shí)用新型 對處理器裝置并不做具體限制。
[0038] 本實(shí)用新型一實(shí)施例中，支撐劑為425~850 ym的陶粒支撐劑，支撐劑的濃度為 5kg/m2,巖芯板的厚度為10± 1mm，嵌入模具的底蓋厚度為9. 53mm、側(cè)壁厚度為12. 7mm。本 實(shí)用新型其他實(shí)施例中，還可以選擇其他材質(zhì)、尺寸、濃度的支撐劑，巖芯板的厚度也可視 實(shí)際情況選取。
[0039] 本實(shí)用新型一實(shí)施例中，復(fù)請參閱圖3,嵌入模具包括一活塞7、一有底蓋無頂蓋 的腔體8,該實(shí)施例中，腔體為一中空的圓柱形容器，活塞設(shè)置于腔體的上方，為實(shí)心圓柱體 結(jié)構(gòu)，其中，活塞的橫截面直徑及圓柱形空腔的空腔橫截面直徑為d，活塞與腔體的其他尺 寸如圖所示。詳細(xì)的，如圖4所示，活塞7與圓柱形腔體8之間為兩塊巖芯板10,巖芯板之 間裝有支撐劑11，支撐劑11是均勻的鋪置于兩塊巖芯板之間。
[0040] 本實(shí)施例中，為了避免對巖芯柱做過多處理，如打磨，切割等，根據(jù)儲層取出的巖 芯柱的三種類型（分別為直徑75mm、100mm、120mm的圓柱體），直接將巖芯板設(shè)計(jì)成直徑為 75mm、100mm、120mm的圓柱體，嵌入模具按照取出巖芯柱的形狀也分為三種規(guī)格，規(guī)格一： 活塞截面直徑75mm，活塞的高88. 9mm，圓柱形空腔的空腔截面直徑75mm，嵌入模具的壁厚 12. 7mm，空腔的高76. 2mm，嵌入模具底蓋厚度9. 53mm。規(guī)格二：活塞截面直徑100mm，活塞 的高88. 9_，圓柱形空腔的截面直徑100_，嵌入模具的壁厚12. 7_，空腔的高76. 2_，嵌