轉向劑效果評價真三軸試驗機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油氣開采領域，具體涉及一種轉向劑效果評價真三軸試驗機。
【背景技術】
[0002]在油氣田開采發展過程中，水力壓裂作為一種高效的增產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，進而引發井孔周圍產生裂縫，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方法。
[0003]在油氣田開發的水力壓裂過程中水力裂縫的擴展與巖石的力學性質、地層分層應力的分布有著重要的關系，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，如地層應力差，巖石物質特性，裂縫上下末端阻抗值。其中，地層應力差及巖石物質特性都由地質結構本身所決定，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向劑，轉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，從而增加裂縫末端阻抗值，將裂縫尖端鈍化，阻擋縫內流體壓力向上/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。隨著不同轉向劑在水力壓裂中的不斷應用，有效評價不同轉向劑在不同地質條件下的作用效果已經勢在必行。
[0005]然而，目前還沒有完整的轉向劑作用效果室內模擬系統對地層條件進行模擬，進而來分析不同轉向劑作用效果的影響因素。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明提供一種轉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場對不同轉向劑優選的客觀要求，通過對油田現場壓裂過程的模擬，分析濃度、排量、圍壓以及停泵時間等因素對不同轉向劑作用效果的影響，進而實現不同地質條件下轉向劑的優選，提高壓裂效果，達到增產增注的目的。
[0007]本發明采用的技術方案如下:
[0008]一種轉向劑效果評價真三軸試驗機，包括壓力加載系統、轉向劑注入系統和數據采集控制系統；
[0009]所述的壓力加載系統包括壓力室、油壓穩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構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壓源連接；
[0010]所述的轉向劑注入系統包括平流泵、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]所述的數據采集控制系統包括伺服控制器、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；所述的油壓穩壓源和計算機分別與伺服控制器連接。
[0012]根據本發明，優選的，所述的垂向加載裝置為液壓機。
[0013]根據本發明，優選的，所述的油壓穩壓源提供的最大圍壓為lOOMPa，最大軸壓為1000KN，精度為 1%。
[0014]根據本發明，優選的，所述的巖樣的頂面和側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]根據本發明，優選的，所述的壓力室為圓筒結構，壓力室外徑為40cm，內徑為28cm0
[0016]根據本發明，優選的，所述的巖樣尺寸為10mmX 10mmX 10mm ；
[0017]優選的，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]根據本發明，優選的，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部延伸。
[0019]根據本發明，優選的，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]根據本發明，優選的，所述的轉向劑注入系統還包括磁力攪拌機和攪拌轉子，所述的磁力攪拌機設置在注液容器的下面，所述的攪拌轉子設置在注液容器杯身底部。磁力攪拌機和攪拌轉子共同作用可對注液容器杯身內的液體進行攪拌。
[0021]根據本發明，優選的，所述的注液容器杯身高20cm，外徑為?12cm，內徑為Φ 1cm,杯底厚8_ ；
[0022]優選的，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的半圓環凹槽，在凹槽內分別設置有Φ2ι?πι的橡膠圈；
[0023]優選的，所述的注液容器帽的外徑為Φ 14cm，內徑為Φ 12cm，高為6cm，厚為2cm。
[0024]根據本發明，優選的，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]根據本發明，優選的，所述的壓力室、注液容器和進液管均采用Q235-A鋼材。
[0026]本發明中，壓力室內部水平向通過扁千斤頂傳遞水平力，壓力室內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。油壓穩壓源用于穩定和調整垂向加載裝置和扁千斤頂的壓力。可將轉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，磁力攪拌機實現轉向劑顆粒的均勻注入，并通過調整垂向加載裝置和扁千斤頂的壓力模擬地層應力。伺服控制器控制油壓穩壓源和平流泵并根據傳感器將數據通過伺服控制器傳輸到計算機中。通過計算機可讀取壓力室水平方向和豎直方向的壓力，以及轉向劑溶液的排量和注入壓力。隨著平流泵不斷將轉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，說明轉向劑的性能越好。通過本發明的轉向劑效果評價真三軸試驗機可以模擬地層裂縫相關參數，并且通過破裂壓力的大小確認轉向劑的性能，實現轉向劑效果的評價。
[0027]本發明的有益效果是:
[0028]本發明通過轉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子實現整個試驗過程轉向劑的均勻注入，利用巖樣中的人造裂縫作為轉向劑作用地層場所，使試驗過程與現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向劑作用效果的影響，進而優選出壓裂過程中影響轉向劑作用效果的變量參數，為現場壓裂施工提供指導。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的主體結構示意圖；
[0030]圖2a是本發明的注液系統中注液容器正視圖；
[0031]圖2b是本發明的注液系統中注液容器俯視圖；
[0032]圖3是本發明的注液容器中推進活塞正視圖；
[0033]圖4a是本發明的加載系統中壓力室的俯視圖；
[0034]圖4b是本發明的加載系統中壓力室的正視圖；
[0035]圖5a是本發明的加載系統巖樣、橡膠墊和鋼墊板的俯視圖；
[0036]圖5b是本發明的加載系統巖樣、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合附圖對本發明做進一步說明，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，一種轉向劑效果評價真三軸試驗機，包括壓力加載系統、轉向劑注入系統和數據采集控制系統；
[0041]所述的壓力加載系統包括壓力室18、油壓穩壓源