轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣開采領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開采發(fā)展過程中，水力壓裂作為一種高效的增產(chǎn)措施得到了廣泛的應用。水力壓裂就是通過向地層鉆孔，采用高壓泵組以超過地層濾失的排量向指定地層注入粘性流體，進而引發(fā)井孔周圍產(chǎn)生裂縫，同時隨著裂縫的不斷延伸在裂縫中注入支撐劑，在停止泵注后形成一條具有一定長度、高度和寬度的高導流能力的填砂裂縫的技術(shù)方法。
[0003]在油氣田開發(fā)的水力壓裂過程中水力裂縫的擴展與巖石的力學性質(zhì)、地層分層應力的分布有著重要的關(guān)系，特別對于油氣田巖性的差異導致了層間應力的差異，從而使得水力裂縫的發(fā)展具有潛在的復雜性。
[0004]對于水力壓裂形成的垂直裂縫而言，裂縫能否上下延伸穿透界面至蓋、底層(遮擋層)與許多因素有關(guān)，如地層應力差，巖石物質(zhì)特性，裂縫上下末端阻抗值。其中，地層應力差及巖石物質(zhì)特性都由地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身所決定，不易改變，只有裂縫上下末端阻抗值可以改變，其中目前廣泛采用的方法是在前置液中加入轉(zhuǎn)向劑，轉(zhuǎn)向劑上浮或下沉聚集在新生裂縫的頂部或底部，形成一壓實的低滲區(qū)，從而增加裂縫末端阻抗值，將裂縫尖端鈍化，阻擋縫內(nèi)流體壓力向上/下部地層傳遞，遏制裂縫縱向增長，提高壓裂效率，促進裂縫向水平方向擴展。隨著不同轉(zhuǎn)向劑在水力壓裂中的不斷應用，有效評價不同轉(zhuǎn)向劑在不同地質(zhì)條件下的作用效果已經(jīng)勢在必行。
[0005]然而，目前還沒有完整的轉(zhuǎn)向劑作用效果室內(nèi)模擬系統(tǒng)對地層條件進行模擬，進而來分析不同轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機。該試驗機針對油田壓裂施工現(xiàn)場對不同轉(zhuǎn)向劑優(yōu)選的客觀要求，通過對油田現(xiàn)場壓裂過程的模擬，分析濃度、排量、圍壓以及停泵時間等因素對不同轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響，進而實現(xiàn)不同地質(zhì)條件下轉(zhuǎn)向劑的優(yōu)選，提高壓裂效果，達到增產(chǎn)增注的目的。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機，包括壓力加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；
[0009]所述的壓力加載系統(tǒng)包括壓力室、油壓穩(wěn)壓源和垂向加載裝置，所述的壓力室外部設置有壓力室外壁，所述的壓力室內(nèi)部設置有巖樣和兩個扁千斤頂，所述的巖樣為正方體腔室結(jié)構(gòu)并且設置有人造裂縫，所述的兩個扁千斤頂設置在所述巖樣的兩個相鄰的側(cè)面上；所述的垂向加載裝置正對所述的巖樣的頂面，所述的垂向加載裝置和兩個扁千斤頂分別與所述的油壓穩(wěn)壓源連接；
[0010]所述的轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)包括平流泵、注液容器和進液管，所述的平流泵與注液容器連接，所述的注液容器通過進液管與人造裂縫連接；
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括伺服控制器、計算機和傳感器，所述的傳感器設置在平流泵和注液容器之間并且與伺服控制器連接；所述的油壓穩(wěn)壓源和計算機分別與伺服控制器連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的垂向加載裝置為液壓機。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的油壓穩(wěn)壓源提供的最大圍壓為lOOMPa，最大軸壓為1000KN，精度為 1%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的巖樣的頂面和側(cè)面均設置有橡膠墊和鋼墊板，所述的巖樣的底面設置有底橡膠墊和底鋼墊板。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的壓力室為圓筒結(jié)構(gòu)，壓力室外徑為40cm，內(nèi)徑為28cm0
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的巖樣尺寸為10mmX 10mmX 10mm ；
[0017]優(yōu)選的，所述的橡膠墊的尺寸為10mmX 100mmX2mm，所述的鋼墊板的尺寸為10mmX 10mmX 1mm,所述的底橡膠墊的尺寸為126mmX 126mmX 2mm,所述的底鋼墊板的尺寸為 126mmX 1 26mm X 10mnin
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的人造裂縫為半橢球體縫隙，人造裂縫沿半橢球大半徑向巖樣內(nèi)部延伸。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的注液容器包括注液容器進液口、注液容器帽、推進活塞、注液容器杯身和注液容器出液口，所述的推進活塞可沿注液容器杯身往復運動，所述的注液容器進液口與平流泵連接，所述的注液容器出液口與進液管連接。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)還包括磁力攪拌機和攪拌轉(zhuǎn)子，所述的磁力攪拌機設置在注液容器的下面，所述的攪拌轉(zhuǎn)子設置在注液容器杯身底部。磁力攪拌機和攪拌轉(zhuǎn)子共同作用可對注液容器杯身內(nèi)的液體進行攪拌。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的注液容器杯身高20cm，外徑為?12cm，內(nèi)徑為Φ 1cm,杯底厚8_ ；
[0022]優(yōu)選的，所述的推進活塞的尺寸為OlOcmX 4cm，在距推進活塞上下底面各Icm處分別設置Φ2ι?πι的半圓環(huán)凹槽，在凹槽內(nèi)分別設置有Φ2ι?πι的橡膠圈；
[0023]優(yōu)選的，所述的注液容器帽的外徑為Φ 14cm，內(nèi)徑為Φ 12cm，高為6cm，厚為2cm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的平流泵的流量范圍為0.1?9.99ml/min，工作壓力為O?40MPa，重復精度為I %，流量精度為3 %。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的壓力室、注液容器和進液管均采用Q235-A鋼材。
[0026]本發(fā)明中，壓力室內(nèi)部水平向通過扁千斤頂傳遞水平力，壓力室內(nèi)部垂直向通過垂向加載裝置傳遞豎直方向的壓力。橡膠墊和鋼墊板以及底橡膠墊和底鋼墊板用于密封壓力室并且保護壓力室防止壓力過大而損壞。油壓穩(wěn)壓源用于穩(wěn)定和調(diào)整垂向加載裝置和扁千斤頂?shù)膲毫??？蓪⑥D(zhuǎn)向劑等裝入注液容器中，通過平流泵推動推進活塞向巖樣注入液體，磁力攪拌機實現(xiàn)轉(zhuǎn)向劑顆粒的均勻注入，并通過調(diào)整垂向加載裝置和扁千斤頂?shù)膲毫δM地層應力。伺服控制器控制油壓穩(wěn)壓源和平流泵并根據(jù)傳感器將數(shù)據(jù)通過伺服控制器傳輸?shù)接嬎銠C中。通過計算機可讀取壓力室水平方向和豎直方向的壓力，以及轉(zhuǎn)向劑溶液的排量和注入壓力。隨著平流泵不斷將轉(zhuǎn)向劑溶液向壓力室中注入，注入壓力不斷上升，當壓力驟降時說明模擬裂縫破裂，破裂時的壓力成為破裂壓力，破裂壓力越高，說明轉(zhuǎn)向劑的性能越好。通過本發(fā)明的轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機可以模擬地層裂縫相關(guān)參數(shù)，并且通過破裂壓力的大小確認轉(zhuǎn)向劑的性能，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向劑效果的評價。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]本發(fā)明通過轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機更加真實地模擬了不同地層條件下轉(zhuǎn)向劑的作用過程，在試驗過程中利用平流泵提供液壓，利用注液容器中放置的攪拌轉(zhuǎn)子實現(xiàn)整個試驗過程轉(zhuǎn)向劑的均勻注入，利用巖樣中的人造裂縫作為轉(zhuǎn)向劑作用地層場所，使試驗過程與現(xiàn)場壓裂施工過程更加相符，并且在壓裂過程中充分考慮濃度、排量、圍壓以及停泵時間等因素對轉(zhuǎn)向劑作用效果的影響，進而優(yōu)選出壓裂過程中影響轉(zhuǎn)向劑作用效果的變量參數(shù)，為現(xiàn)場壓裂施工提供指導。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2a是本發(fā)明的注液系統(tǒng)中注液容器正視圖；
[0031]圖2b是本發(fā)明的注液系統(tǒng)中注液容器俯視圖；
[0032]圖3是本發(fā)明的注液容器中推進活塞正視圖；
[0033]圖4a是本發(fā)明的加載系統(tǒng)中壓力室的俯視圖；
[0034]圖4b是本發(fā)明的加載系統(tǒng)中壓力室的正視圖；
[0035]圖5a是本發(fā)明的加載系統(tǒng)巖樣、橡膠墊和鋼墊板的俯視圖；
[0036]圖5b是本發(fā)明的加載系統(tǒng)巖樣、橡膠墊和鋼墊板的正視圖；
[0037]圖中:1、注液容器進液口，2、注液容器帽，3、推進活塞，4、注液容器杯身，5、注液容器出液口，6、攪拌轉(zhuǎn)子，7、橡膠圈，8、壓力室外壁，9、扁千斤頂，10、橡膠墊，11、鋼墊板，12、巖樣，13、進液管，14、人造裂縫，15、底橡膠墊，16、底鋼墊板，17、垂向加載裝置，18、壓力室，19、油壓穩(wěn)壓源，20、伺服控制器，21、平流泵，22、傳感器，23、注液容器，24、磁力攪拌機，25、計算機。
【具體實施方式】
[0038]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0039]實施例1
[0040]如圖1，圖2a，圖2b,圖3，圖4a，圖4b，圖5a，圖5b所示，一種轉(zhuǎn)向劑效果評價真三軸試驗機，包括壓力加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向劑注入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；
[0041]所述的壓力加載系統(tǒng)包括壓力室18、油壓穩(wěn)壓源