一種可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油氣田開發的技術領域，更具體地講，涉及一種能夠動態、可視地模擬裂縫內支撐劑沉降規律的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國內外油氣田的大量開發，越來越多的低滲、致密油氣藏難以用常規方式開采，包括頁巖氣在內的非常規油氣資源往往需要采用水力壓裂技術進行增產作業。水力壓裂技術為了能夠獲得高產，其中一種方式是使頁巖形成縫網結構，讓油氣資源能從縫網流出。但是由于地層應力作用，已經壓好的地層如果沒有支撐劑對裂縫進行填充，在壓裂液返排以后裂縫會再次閉合。支撐劑是具有一定粒度和級配的天然砂或人造高強陶瓷顆粒，有效的支撐劑鋪置不僅能支撐起裂縫并防止地層閉合，還能形成較高的導流能力，讓地層中的油氣資源能更好的穿過裂縫到達地面，從而使獲得較高的產量。因此，對支撐劑的有效鋪置進行研究尤為重要。
[0003]支撐劑的鋪置情況是評判壓裂效果的關鍵因素，但是動態單縫支撐劑可視化裝置在國內外都未出現，目前國內外基本全是用軟件模擬支撐劑在縫網中的鋪置，缺乏足夠的實驗輔助。即便有少量的實驗，也由于實驗條件過于理想化而導致參考性有限，所有的實驗都是先形成假設一定形狀的固定裂縫，再實現支撐劑的鋪置。而在現場的實際工作過程中的方法是先使用前置液進行造縫，再注入攜砂液，一邊打開裂縫一邊鋪置支撐劑。在這一過程中，地層裂縫會膨脹變形和發生液體滲漏等各種情況。
[0004]目前存在的裝置均未解決上述問題，用于模擬動態裂縫內支撐劑沉降規律和鋪置規律的實驗裝置在國內外均未出現。
【實用新型內容】
[0005]針對上述現有技術中存在的問題和不足，本實用新型的目的在于提供一種能夠直觀觀察和記錄支撐劑在裂縫動態張開情況下的可視化動態鋪置的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供了可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置，所述裝置包括人工裂縫單元和支撐單元，其中，所述人工裂縫單元包括硅膠環、兩塊透明面板和兩個外框，所述硅膠環的橫截面形狀為Y字形，所述Y字形的開口部分為硅膠環內圈且Y字形的閉口部分為硅膠環外圈，所述兩塊透明面板平行地固定在硅膠環內圈中，所述兩個外框平行地夾住硅膠環外圈并固定，所述外框的兩側設置有開口并且所述兩個外框在人工裂縫單元的兩側分別形成壓裂液入口和壓裂液出口，所述透明面板上均布有多個小孔;所述支撐單元包括支架和彈簧，所述支架包括底支架和側支架，所述人工裂縫單元固定在底支架上，所述側支架位于人工裂縫單元的兩側并且側支架通過彈簧分別與人工裂縫單元的兩塊透明面板連接。
[0007]根據本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置的一個實施例，所述人工裂縫單元還包括用于對所述小孔進行封堵的封堵件。
[0008]根據本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置的一個實施例，所述彈簧的一端固定在透明面板的小孔中且另一端固定在側支架上。
[0009]根據本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置的一個實施例，所述彈簧的數量為2或大于2的偶數，并且所述彈簧以非形變的初始狀態設置。
[0010]根據本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置的一個實施例，所述透明面板為有機玻璃板并且所述透明面板的抗壓壓力< 0.5MPa;所述兩個外框之間設置有密封墊圈并且兩個外框通過螺栓進行夾緊固定。
[0011]本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置能夠實現和記錄支撐劑在裂縫動態張開情況下的可視化動態鋪置，讓支撐劑在人工裂縫中的鋪置實驗能更真實地模擬現場情況，提高實驗效果，對現場壓裂施工具有指導意義。本實用新型利用了硅膠環的彈性實現了透明面板由最初閉合到受到流體壓力的沖擊而張開的過程，反應了在地層中裂縫從最初閉合到由于攜砂液造成裂縫張開和支撐劑鋪置的過程，完全模擬了現場的實際工況;本實用新型通過在透明面板外側設置可變數量和類型的彈簧，可以模擬各種地層的圍壓，增強了現場條件模仿的真實性;本實用新型通過在透明面板上設置多個可封堵小孔，可以根據不同地層的孔隙度情況來模擬地層在不同漏失率下的支撐劑沉降及鋪置規律。
【附圖說明】
[0012]圖1示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中人工裂縫單元的立體結構示意圖。
[0013]圖2示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中透明面板與彈簧的連接結構示意圖。
[0014]圖3示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中人工裂縫單元與支撐單元的連接結構示意圖。
[0015]附圖標記說明:
[0016]1-透明面板、101-小孔、2-硅膠環、3-外框、301-壓裂液入口、302-壓裂液出口、4-支架、401-底支架、402-側支架、5-密封墊圈、6-彈簧。
【具體實施方式】
[0017]在下文中，將對本實用新型的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置進行詳細說明。
[0018]圖1示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中人工裂縫單元的立體結構示意圖，圖2示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中透明面板與彈簧的連接結構示意圖，圖3示出了根據本實用新型示例性實施例的可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置中人工裂縫單元與支撐單元的連接結構示意圖。
[0019]如圖1至圖3所示，根據本實用新型的示例性實施例，所述可視化模擬動態單縫內支撐劑沉降規律的裝置包括人工裂縫單元和支撐單元，人工裂縫單元即為模擬人工裂縫并進行支撐劑沉降規律的可視化模擬和記錄的組件，具體結構如圖1所示;支撐單元是對人工裂縫單元進行支承和壓力調整的組件，支撐單元的結構以及其與人工裂縫單元之間的連接結構如圖2和圖3所示，下面對各組件的具體結構和功能進行具體說明。
[0020]根據本實用新型，所述人工裂縫單元包括硅膠環2、兩塊透明面板I和兩個外框3。其中，硅膠環2的橫截面形狀為Y字形，所述Y字形的開口部分為硅膠環內圈且Y字形的閉口部分為硅膠環外圈。兩塊透明面板I平行地固定在硅膠環內圈中，兩個外框3平行地夾住硅膠環外圈并固定。根據本實用新型的示例性實施例，外框3上設置有螺栓孔，則兩個外框3之間通過螺栓進行夾緊固定，并且為了避免滲漏并確保裝置的密封性，優選地在兩個外框3之間設置密封墊圈5，但本實用新型不限于此。本實用新型采用了在透明面板I和外框3之間用硅膠環2相連接的方案，利用硅膠環2的彈性實現了透明面板I由最初閉合到受到流體壓力的沖擊而逐漸張開的過程，反應了在地層中裂縫從最初閉合到后來由于攜砂液造成裂縫張開并實現支撐劑鋪置的過程，完全模擬了現場的實際工況。
[0021]并且，透明面板I能夠讓實驗被直觀地觀察到，方便記錄實驗數據。根據本實用新型的示例性實施例，透明面板I為有機玻璃板并且透明面板I的抗壓壓力< 0.5MPa。由于有機玻璃板不易破碎，因此其有利于設備的長期維護和清洗。為了防止實驗裝置爆裂或出現其他超過裝置承壓極限后的問題，在該裝置中進行的實驗必須在壓力范圍內進行，攜砂液注入壓力既能撐開有機玻璃板之間的縫隙，又不超過安全范圍。
[0022]根據本實用新型，透明面板I上均布有多個小孔101，小孔均布于透明面板I的表面且形狀尺寸一致。優選地，人工裂縫單元還包括用于對小孔101進行封堵的封堵件(未示出)。在不同的現場地層滲透率的情況下，可根據需要選擇性地封堵部分小孔，讓裝置實驗時的漏失率更接近于現場地層情況，更真實的模擬現場地層的滲透情況以及支撐劑在不同漏失率情況下的沉降和鋪置規律。
[0023]根據本實用新型，外框3的兩側設置有開口并且兩個外框在人工裂縫單元的兩側分別形成壓裂液入口 301和壓裂液出口 302，從而能夠向人