本发明涉及水力压裂实验装置技术领域，具体涉及一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置。
背景技术：
由于我国页岩气开发面临地质条件复杂，页岩储层的孔隙度和渗透率、页岩气的自然产量和采收率均较低的情况，目前我国页岩气开采主要采用滑溜水压裂技术，即，在储层中压出以主裂缝为主干的裂缝网络并填之以支撑剂将其支撑起来，停泵泄压后在实地应力场的作用会使得裂缝闭合在支撑剂上，而未充填支撑剂的裂缝区域将重新闭合而成为无效裂缝。也就是说，支撑剂的铺置形态基本就是最终的压裂裂缝形态。因此研究支撑剂在裂缝中的运移沉降规律对于优化裂缝内铺砂形态、改善压裂改造效果意义重大。
自babcock首次采用有机玻璃板可视化地研究支撑剂在裂缝中的铺置规律，此后可视化装置实验研究支撑剂铺置规律拉开序幕，经过众多科研工作者设计出大型可视化单缝装置、复杂缝网装置等，与现场实际裂缝特征越来越接近。但目前国内外对支撑剂运移铺置研究大多采用与实际底层不相符的恒定缝宽假设，然而实际上支撑裂缝宽度从缝端到缝口是逐渐变化的，其研究成果难以真实反映支撑剂在裂缝中的运移铺置情况。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，以水平井多段压裂技术为背景，建立楔形单缝模型、楔形多缝模型，考虑不同施工参数、物性参数、裂缝特征等因素，用于模拟支撑剂在平行裂缝与楔形裂缝中运移规律。
本发明采用下述的技术方案：
一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，包括可视化铺砂装置、搅拌装置、变频器、压裂螺杆泵、废液池、电脑，所述可视化铺砂装置放置于废液池上，所述搅拌装置通过压裂螺杆泵与可视化铺砂装置相连，所述电脑通过变频器分别与压裂螺杆泵和搅拌装置相连，用于控制压裂螺杆泵的排量和搅拌装置的搅拌速率；
所述可视化铺砂装置包括左金属框架、模拟井筒、右金属框架和有机玻璃板，所述模拟井筒设置在左金属框架和右金属框架之间，有机玻璃板设置在左金属框架和右金属框架四周，所述右金属框架横截面为梯形。
优选的，所述搅拌装置包括混砂罐和设置于混砂罐内的搅拌器。
优选的，所述模拟井筒上设有射孔，所述射孔均与左金属框架和右金属框架内部连通。
优选的，所述左金属框架、右金属框架前后端面上的有机玻璃板下侧均设有清洗口，用于清洗可视化铺砂装置时排出的废液。
优选的，所述左金属框架的左端面、右金属框架右端面的有机玻璃板上均设有排液口，用于排出多余的携砂液。
优选的，所述可视化铺砂装置前设有摄像机，用于拍摄实验过程。
优选的，所述模拟井筒上端设有流量计，用于采集压裂螺杆泵泵入流体的流量。
本发明的有益效果是：
本发明在满足研究支撑剂铺置过程中运移沉降规律研究的同时，将模拟井筒设在两块可视化装置之间，对模拟裂缝模型进行设计，实现双翼裂缝铺砂以及双翼裂缝对比铺砂，进一步模拟现场裂缝，并能够同时观测在不同模型中支撑剂运移铺置规律。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明可视化铺砂装置的俯视图；
图3为本发明模拟井筒的结构示意图；
图中所示
1—搅拌器，2—混砂罐，3—阀门，4—变频器，5—压裂螺杆泵，6—流量计，7—模拟井筒，8—右金属框架，9—有机玻璃板，10—清洗口，11—废液池，12—排液口，13—电脑，14—左金属框架，15—射孔；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图3所示，一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，包括可视化铺砂装置、搅拌装置、变频器4、压裂螺杆泵5、废液池11、电脑13，所述可视化铺砂装置放置于废液池11上，所述废液池11为一矩形凹槽，用于收集可视化铺砂装置流出的流体，所述搅拌装置通过压裂螺杆泵5与可视化铺砂装置相连，所述电脑13通过变频器4分别与压裂螺杆泵5和搅拌装置相连，用于控制压裂螺杆泵5的排量和搅拌装置的搅拌速率；
所述可视化铺砂装置包括左金属框架14、模拟井筒7、右金属框架8和有机玻璃板9，所述模拟井筒7设置在左金属框架14和右金属框架8之间，模拟井筒7上设有射孔15，所述射孔15均与左金属框架14和右金属框架8内部连通；所述射孔15的直径为9mm，所述射孔15的数量和其在模拟井筒7上的位置根据左金属框架14和右金属框架8的长度或实验方案设定。
所述有机玻璃板9设置在左金属框架14和右金属框架8四周，有机玻璃板9与左金属框架14和右金属框架8之间设置密封条，使有机玻璃板9和左金属框架14、右金属框架8围成的空间(使左金属框架14、右金属框架8的四周密闭，上下两端为开口状态)为密闭空间，所述右金属框架8横截面为梯形，即右金属框架8右端与左端的宽度不一致(如图2所示)，右金属框架8与有机玻璃板9围成的空间的横截面为一楔形，模拟实际压裂裂缝的契合度较高。左金属框架14与有机玻璃板9围成的空间横截面为矩形，这样左金属框架14与右金属框架8形成的铺砂装置达到双向铺砂对比的效果，可以在满足观察支撑剂在裂缝中运移铺置规律的同时，观察对比不同模型下支撑剂铺置形态效果。
所述左金属框架14、右金属框架8前、后端端面上的有机玻璃板9下侧均设有清洗口10，用于清洗可视化铺砂装置时排出的废液。所述左金属框架14的左端面、右金属框架8右端面上的有机玻璃板9上均设有排液口12，用于排出多余的携砂液。
所述搅拌装置包括混砂罐2和设置于混砂罐2内的搅拌器1，搅拌器1促进滑溜水压裂液、携砂液的均匀混合及配制。混砂罐2起着储存压裂液及携砂液的作用，所述混砂罐2的数量为2个，一个装前置液另一个装携砂液，均与压裂螺杆泵5通过管路连通，混砂罐2的下方管路上安装有阀门3。通过压裂螺杆泵5将配制好的压裂液和携砂液按照实验要求泵注到可视化铺砂装置中。所述可视化铺砂装置前设有摄像机，用于拍摄实验过程。所述模拟井筒7上端设有流量计6，所述流量计6为靶式流量计，用于采集压裂螺杆泵5泵入流体的流量。所述电脑13通过变频器4与搅拌器1和压裂螺杆泵5相连，通过变频器4可实现动态控制搅拌器1的搅拌速率、压裂螺杆泵5的泵注排量。
本发明的实验操作步骤如下：
1)、设计双翼裂缝模型，选择两侧裂缝同一尺寸、裂缝形态一侧为平行裂缝另一侧为楔形裂缝，(平行裂缝缝宽为9mm，楔形裂缝缝宽为12mm-6mm，这样保证了平均缝宽的一致性，有利于对比实验结果)进行平行裂缝与楔形裂缝支撑剂运移对比实验。
2)、设计实验方案，根据实验方案选择压裂液、支撑剂类型，支撑剂目数等；
3)、检查装置是否有沉砂、积液等，清洗完成后再开始实验，调整摄像机位置；
4)、配置前置液、携砂液，将携砂液与支撑剂按比例混合，通过搅拌器1于混砂罐2内混合均匀；
5)、开始实验，打开摄像机，设置压裂螺杆泵5的排量，通过阀门3先将前置液经压裂螺杆泵5泵送至可视化铺砂装置内，待前置液充满裂缝时，打开携砂液阀门，泵送携砂液与支撑剂进入裂缝；
6)、泵送完毕，关闭压裂螺杆泵5，待砂堤稳定后，观察砂堤形态，测量记录各参数；
7)、清洗装置，交替打开清洗口，循环若干次，直至清洗干净，实验结束，准备下一组。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
1.一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，包括可视化铺砂装置、搅拌装置、变频器(4)、压裂螺杆泵(5)、废液池(11)、电脑(13)，所述可视化铺砂装置放置于废液池(11)上，所述搅拌装置通过压裂螺杆泵(5)与可视化铺砂装置相连，所述电脑(13)通过变频器(4)分别与压裂螺杆泵(5)和搅拌装置相连；
所述可视化铺砂装置包括左金属框架(14)、模拟井筒(7)、右金属框架(8)和有机玻璃板(9)，所述模拟井筒(7)设置在左金属框架(14)和右金属框架(8)之间，有机玻璃板(9)设置在左金属框架(14)和右金属框架(8)四周，所述右金属框架(8)的横截面为梯形。
2.根据权利要求1所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述搅拌装置包括混砂罐(2)和设置于混砂罐(2)内的搅拌器(1)。
3.根据权利要求1所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述模拟井筒(7)上设有射孔(15)，所述射孔(15)均与左金属框架(14)和右金属框架(8)内部连通。
4.根据权利要求3所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述左金属框架(14)、右金属框架(8)前后端端面上的有机玻璃板(9)下侧均设有清洗口(10)。
5.根据权利要求4所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述左金属框架(14)的左端面、右金属框架(8)右端面的有机玻璃板(9)上均设有排液口(12)。
6.根据权利要求1所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述可视化铺砂装置前设有摄像机。
7.根据权利要求1所述的一种平行裂缝与楔形裂缝对比的支撑剂运移装置，其特征在于，所述模拟井筒(7)上端设有流量计(6)。
技术总结