CN112727424A - 模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了模拟压裂液注入的井筒‑裂缝实验系统以及实验方法，实验系统包括：多个壳体，每个壳体具有排液口和进液口，壳体内设置有：第一腔室和第二腔室，第一腔室内填充有裂缝模型，裂缝模型包括裂缝，裂缝具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度，裂缝在其延伸方向上设置有多个第一压力传感器，裂缝与第二腔室相连通，第二腔室内填充有岩石用于模拟储层基质；与多个所述壳体连接的模拟井筒，模拟井筒的侧壁上设置有与壳体的进液口相连通的钻孔，模拟井筒内设置有多个第二压力传感器；数据采集装置；用于向模拟井筒内注入压裂液的注液装置。本申请能够用于研究井筒与裂缝内压力传播特征及滤失作用和裂缝粗糙度对压力传播的影响。

Description

模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法

技术领域

本申请涉及岩石水力压裂技术领域，具体涉及一种模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法。

背景技术

致密岩油藏属于非常规石油资源类型，多赋存在低孔隙度、低渗透率等非常规储层。由于储层的致密性、低渗透率的特点，给油藏的开发带来极大的难度，目前通常采用压裂技术来提高储层的渗透率。

压裂技术是在采油或采气过程中将压裂液注入至地层中，人为地使地层产生裂缝，从而改善油井井底的流动条件，使油井产量增加。脉冲循环水力压裂是近些年来提出的一种新型压裂技术。该技术是利用带有波形变化压力的交变水流作用在岩石上，使岩石发生疲劳损伤并产生裂缝，以增大压裂面积，进而形成水力裂缝网络。

现有技术中，对于脉冲水力压裂开展一些实验研究，主要是采用平板实验手段，在平板的表面上设置有裂缝，然后将压裂液注入至平板中，并沿着裂缝流出，从而对压裂液在裂缝中的传播过程进行观察和研究。申请人发现，压裂液在平板上设置的裂缝内传播时无法按照真实情况下压裂液在均质储层的滤失情况而模拟滤失作用，导致研究结果存在着不足。因此，有必要提供一种裂缝脉冲压力传播规律的实验系统以及实验方法，来弥补现有研究的不足，为实际工程提供指导依据。

发明内容

为实现上述目的，本申请提供了一种模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法，能够用于研究井筒与裂缝内压力传播特征及滤失作用和裂缝粗糙度对压力传播的影响。提供的技术方案如下所述：

一种模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，所述实验系统包括：

多个具有中空结构的壳体，每个所述壳体具有排液口和进液口，所述壳体内设置有：靠近所述进液口的第一腔室和靠近所述排液口的第二腔室，所述第一腔室内填充有裂缝模型，所述裂缝模型包括裂缝，所述裂缝具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度，所述裂缝在其延伸方向上设置有多个第一压力传感器，所述裂缝与所述第二腔室相连通，所述第二腔室内填充有岩石用于模拟储层基质；

与所述多个壳体连接的模拟井筒，所述模拟井筒的侧壁上设置有与所述壳体的进液口相连通的钻孔，所述模拟井筒内设置有多个第二压力传感器，多个所述第二压力传感器沿着所述模拟井筒的纵长延伸方向间隔设置；

数据采集装置，用于采集所述第一压力传感器和所述第二压力传感器测量的数据；

注液装置，所述注液装置用于向所述模拟井筒内注入压裂液。

作为一种优选的实施方式，所述实验系统包括滤失控制装置，所述滤失控制装置包括：第一蓄液容器；设置在所述第一蓄液容器与所述排液口之间的第一流道，所述第一流道上设置有用于调节滤失速率的第一阀门和用于检测滤失量参数的第一检测单元。

作为一种优选的实施方式，每个所述壳体内设置有：位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的透水管，所述透水管的一端连通所述裂缝模型，所述透水管的另一端连通所述第二腔室，所述透水管内填充有岩石用于模拟储层基质。

作为一种优选的实施方式，所述注液装置包括：用于存储压裂液的第二蓄液容器；设置在所述第二蓄液容器与所述模拟井筒上端之间的第二流道，所述第二流道上设置有用于调节注液量参数的第二阀门、用于检测注液量参数的第二检测单元和用于调节泵注参数的压力控制机构。

作为一种优选的实施方式，所述压力控制机构包括：脉冲泵和用于调节泵注压力频率的频率控制器。

作为一种优选的实施方式，所述实验系统还包括排气装置，所述排气装置包括：用于抽气的抽气机构；设置在所述抽气机构与所述模拟井筒下端之间且与所述模拟井筒下端密封连接的第三流道，所述第三流道上设置有第三阀门。

作为一种优选的实施方式，所述排气装置还包括：第三蓄液容器；设置在所述第三流道与所述第三蓄液容器之间的旁通支路，所述旁通支路上设置有第四阀门。

作为一种优选的实施方式，所述裂缝模型通过3D打印技术获得。

作为一种优选的实施方式，所述裂缝模型具有一条裂缝，所述裂缝内靠近所述钻孔处设置有流量计，所述流量计与所述数据采集装置电性连接，每个所述裂缝模型中的裂缝粗糙度不同。

一种利用所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统的实验方法，所述实验方法包括以下步骤：

关闭所述第一阀门和所述第二阀门，打开所述第三阀门，启动所述抽气机构将所述模拟井筒和所述壳体内的空气抽干；

打开所述压力控制机构、所述第二阀门，向所述模拟井筒内注入压裂液，直至所述壳体内充满压裂液为止；

关闭所有阀门，检查所述实验系统的密封性，直至无漏液现象出现；

打开所述第一阀门，并调节所述第一阀门的开度大小使得所述第一检测单元测量的数据为第一设定值；

打开所述第二阀门，继续注入压裂液直至压裂液注入量达到设计泵入量液。

与现有技术相比，本申请实施方式提供的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，包括设置有第一腔室和第二腔室的壳体。壳体具有多个，每个壳体的第一腔室内填充有裂缝模型，每个壳体的第二腔室内填充有岩石用于模拟储层基质，裂缝模型包括裂缝，裂缝具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度。从而压裂液经模拟井筒分别进入每个壳体，在进入第一腔室后沿着具有粗糙度的裂缝能够流入第二腔室，并通过第二腔室内填充的岩石模拟压裂液在储层基质中的滤失作用。从而能够反应真实情况下压裂液在储层基质内的滤失过程，有利于研究压裂液的滤失作用和裂缝粗糙度对裂缝内压裂液流动过程的影响。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本申请实施例提供的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统的示意图；

图2所示为本申请实施例提供的壳体内部结构的剖视图；

图3所示为本申请实施例提供的壳体的俯视图；

图4所示为本申请实施例提供的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统的实验方法的流程图。

附图标记说明：

1、频率控制器；2、脉冲泵；31、第一阀门；32、第二阀门；33、第三阀门；34、第四阀门；41、第一检测单元；42、第二检测单元；5、压力数据采集器；6、模拟井筒；7、数据采集装置；8、第一腔室；81、裂缝模型；91、第一蓄液容器；92、第二蓄液容器；93、第三蓄液容器；10、抽气机构；11、第一压力传感器；12、第二压力传感器；13、进液口；14、固定板；15、螺栓孔；16、透水管；17、第二腔室；18、岩石；19、排液口；20、壳体；201、第一壳体；202、第二壳体；21、裂缝；22、螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面将结合图1至图4对本发明实施例的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本发明的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。

本申请实施例提供了一种模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统。该实验系统包括：多个具有中空结构的壳体20，每个所述壳体20具有排液口19和进液口13，所述壳体20内设置有：靠近所述进液口13的第一腔室8和靠近所述排液口19的第二腔室17，所述第一腔室8内填充有裂缝模型81，所述裂缝模型81包括裂缝21，所述裂缝21具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度，所述裂缝21在其延伸方向上设置有多个第一压力传感器11，所述裂缝21与所述第二腔室17相连通，所述第二腔室17内填充有岩石18用于模拟储层基质；与所述多个壳体20连接的模拟井筒6，所述模拟井筒6的侧壁上设置有与所述壳体20的进液口13相连通的钻孔(图中未示出)，所述模拟井筒6内设置有多个第二压力传感器12，多个所述第二压力传感器12沿着所述模拟井筒6的纵长延伸方向间隔设置；数据采集装置7，用于采集所述第一压力传感器11和所述第二压力传感器12测量的数据；注液装置，所述注液装置用于向所述模拟井筒6内注入压裂液。

具体的，模拟井筒6为中空结构的管体，在其延伸方向上具有相对的上端和下端。模拟井筒6与壳体20相连通，可以在模拟井筒的壁面上开设多个钻孔，然后可以通过钢制管线将模拟井筒6与壳体20连接，注液装置输送的压裂液可以经模拟井筒6、钢制管线进入壳体20中。

所述壳体20具有中空结构，壳体20上设置有排液口19和进液口13，进液口13与模拟井筒6相连通。壳体20内设置有靠近进液口13的第一腔室8和靠近排液口19的第二腔室17。第一腔室8内填充有裂缝模型81，裂缝模型81包括裂缝21，该裂缝21与第二腔室17相连通。第二腔室17内填充有岩石18用于模拟储层基质，从而压裂液自第一腔室8进入后，能沿着裂缝21进入第二腔室17，并从排液口19排出以模拟滤失过程。为了便于实验室方便的看到壳体20内部的压裂液的流动过程，壳体20可以采用透明的玻璃材质。

如图2和图3所示，为了便于裂缝模型81的更换，每个壳体20包括第一壳体201和第二壳体202，壳体20可以由第一壳体201和第二壳体202对接形成，并通过与第一壳体201或者第二壳体202相连的固定板14连接。固定板14上可以设置有螺栓孔15，通过螺栓22固定形成完整的壳体20。需要说明的是，本申请对于壳体20的形状不作特别限定，只要能形成密闭的空腔用于设置裂缝模型81即可。

在本实施例中，多个壳体20沿着模拟井筒6的周向设置。所述壳体20的具体个数本申请不作限定，可以设置有两个、三个或者更多个数。壳体20的形状可以与模拟井筒6相匹配，例如，第一壳体201和第二壳体202上均可以设置有与模拟井筒6的管体相配合的弧形结构(图中未示出)，模拟井筒6位于多个壳体20之间。

每个壳体20内部的裂缝模型81包括裂缝21，裂缝21具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度。裂缝模型81可以采用3D打印技术制成，从而能够用于模拟具有粗糙度的裂缝21。当需要模拟不同粗糙度的缝面，可以通过输入不同的模型并通过3D打印技术制成，再将打印制好的裂缝模型81贴在壳体20的壁面上，模拟具有粗糙度的裂缝21。在本实施例中，裂缝21的最大起伏高度表征为裂缝21的粗糙度，即，裂缝21的最大起伏高度越大，则表示裂缝21的粗糙度越大。裂缝21在其延伸方向上间隔设置有多个第一压力传感器11，用于测量压裂液在裂缝21内流动时的压力变化情况。

进一步的，所述裂缝21内靠近所述钻孔处还设置有流量计，所述流量计与所述数据采集装置7电性连接，每个所述裂缝模型81中的裂缝21粗糙度不同。从而，压裂液在进入不同的壳体20时，压裂液在多条裂缝21内流动存在有竞争关系。在实验过程中，可以通过设置在每条裂缝21内的流量计表示出压裂液进入对应壳体20的流量。并获取对应壳体20内的裂缝21体积，建立进入壳体20的流量与壳体20内的裂缝21体积、滤失速率之间的关系，分析这些因素对不同壳体20内流量分配的影响，后续可以根据实验结果建立各裂缝21之间的流量分配方程。

为了便于裂缝模型81中的压裂液顺利排出，排液口19可以位于第二腔室17的底部。第二腔室17与裂缝21和排液口19相连通。该过程能够模拟真实情况下压裂液在储层基质的滤失作用。进一步的，壳体20内还设置有：位于第一腔室8与第二腔室17之间的透水管16，所述透水管16的一端连通裂缝模型81，透水管16的另一端连通第二腔室17，透水管16内填充有岩石18用于模拟储层基质，用于模拟裂缝21中的压裂液滤失过程。从而能够保证从裂缝模型81流出的压裂液全部能够进入至储层基质中，保证实验结果的准确性。

在本说明书中，所述实验系统包括滤失控制装置，所述滤失控制装置包括：第一蓄液容器91；设置在所述第一蓄液容器91与所述排液口19之间的第一流道，所述第一流道上设置有用于调节滤失速率的第一阀门31和用于检测滤失量参数的第一检测单元41。

滤失控制装置与排液口19相连通，用于控制压裂液在储层基质中的滤失系数。其中，第一蓄液容器91用于表征裂缝的滤失体积，第一蓄液容器91通过管线与排液口19连接。管线上设置有第一检测单元41和第一阀门31，第一检测单元41可以是流量计。第一阀门31具体是节流阀，其阀门开度大小是可以调节的，并根据第一检测单元41显示的数据将滤失速率调节至实验所需值。

在实验过程中，可以通过第一阀门31的开度大小，设定滤失速率为第一设定值，该第一设定值可以根据实验需要来确定，能够模拟真实情况下压裂液在储层基质内的滤失过程，从而能够用于研究压裂液的滤失因素对裂缝内压裂液流动过程的影响。

注液装置包括用于存储压裂液的第二蓄液容器92；设置在所述第二蓄液容器92与模拟井筒6上端之间的第二流道，所述第二流道上设置有用于调节注液量参数的第二阀门32、用于检测注液量参数的第二检测单元42和用于调节泵注参数的压力控制机构。

第二蓄液容器92用于盛装压裂液，可以按照实际施工的压裂液配方配制压裂液。不同施工阶段压裂液不尽相同，第二蓄液容器92内部分为多层，可放置不同配方的压裂液，比如，前置液放置于上层，携沙液及支撑剂放置于下层，本申请不做特别限定。

第二蓄液容器92与模拟井筒6的上端通过管线和密封接头连接，保证连接密封性。管线上设置有第二阀门32和第二检测单元42，第二检测单元42在第二流道上位于第二阀门32的下游。第二阀门32具体是节流阀，其阀门开度大小是可以调节的，并根据第二检测单元42显示的数据将压裂液的流量调节至实验所需值，从而改变注液排量，进行变排量实验，研究压裂液排量对压力传播的影响规律。所述第二流道上还可以进一步包括压力数据采集器5，用于采集压裂液的压力参数。

进一步的，压力控制机构可以包括：频率控制器1和脉冲泵2。其中，脉冲泵2用于调节泵注压力或流量的幅值，频率控制器1用于调节压力或流量的波形和频率。泵注时，通过设置频率控制器1和脉冲泵2，可以按照实验方案中的波形、注入压力频率、注入压力幅值设置脉冲泵泵注参数，将第二蓄液容器92内的压裂液以脉冲的形式持续注入模拟井筒6中。通过该压力控制机构可以实现变注入压力下的模拟条件。

在本说明书中，所述实验系统还可以包括排气装置，所述排气装置包括：用于抽气的抽气机构10；设置在所述抽气机构10与模拟井筒6的下端之间且与模拟井筒6的下端密封连接的第三流道，所述第三流道上设置有第三阀门33。

具体的，抽气机构10可以是真空泵，也可以是其他能够抽取空气的设备。使用时，需要将第一阀门31和第二阀门32关闭，然后打开第三阀门33和抽气机构10，能够将模拟井筒6、壳体20、第一流道和第二流道内的空气抽取干净，使得后续压裂液注入过程中不存在气泡，从而避免实验结果的不准确性。抽气机构10与模拟井筒6的下端通过管线和密封接头连接，保证连接密封性。所述第三流道上设置有第三阀门33，第三阀门33可以是节流阀，其阀门开度大小是可以调节的。第三阀门33也可以是普通的阀门，仅能在打开和关闭状态之间切换即可。

进一步的，所述排气装置还包括：第三蓄液容器93；设置在第三流道与第三蓄液容器93之间的旁通支路，旁通支路上设置有第四阀门34。所述第三蓄液容器93用于收集模拟井筒6内排出的废液。如图1所示，当需要抽取空气时，第一阀门31、第二阀门32和第四阀门34均为关闭状态，打开第三阀门33和抽气机构10进行抽气。当实验结束后，剩余压裂液可以通过模拟井筒6的下端排出，需要将第三阀门33关闭，以免压裂液沿第三流道进入至抽气机构10中，防止设备损坏。此时将第四阀门34打开，压裂液能够沿着旁通支路进入第三蓄液容器93中储存。

在本说明书中，模拟井筒6内设置有多个第二压力传感器12，多个第二压力传感器12沿着模拟井筒6的纵长延伸方向间隔设置，多个第二压力传感器12与所述数据采集装置7电性连接。

在本实施例中，模拟井筒6的内部与裂缝21中均设置有压力传感器，压力传感器与数据采集装置7电性连接，能够采集裂缝21处各监测点压力之间的关系以及模拟井筒6处各监测点压力之间的关系。脉冲压裂液是带有波形变化压力的交变水流，当该交变水流在模拟井筒6内流通时，交变水流与模拟井筒6的内壁之间因摩擦会产生一定的摩阻损失，导致脉冲水力在井筒内传播时压力会发生衰减，进而影响压裂液在裂缝21的传播过程。通过第一压力传感器11、第二压力传感器12、裂缝21内的流量计获取的数据以及连接壳体20和模拟井筒6的钻孔尺寸，建立在变注入排量或者变注入压力条件下的钻孔处的摩阻损失，能够分析井筒处压力与裂缝21处压力之间的压力差，从而综合分析脉冲压力衰减的影响因素。

本申请还提供了一种利用所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统的实验方法，所述实验方法包括以下步骤：

S10：关闭所述第一阀门31和所述第二阀门32，打开所述第三阀门33，启动所述抽气机构10将所述模拟井筒6和所述壳体20内的空气抽干；

S20：打开所述压力控制机构、所述第二阀门32，向所述模拟井筒6内注入压裂液，直至所述壳体20内充满压裂液为止；

S30：关闭所有阀门，检查所述实验系统的密封性，直至无漏液现象出现；

S40：打开所述第一阀门31，并调节所述第一阀门31的开度大小使得所述第一检测单元41测量的数据为第一设定值；

S50：打开所述第二阀门32，继续注入压裂液直至压裂液注入量达到设计泵入量液。

在本说明书中，在向模拟井筒6内注入压裂液的步骤之前，需要关闭第一阀门31和第二阀门32，打开第三阀门33，启动抽气机构10将模拟井筒6和壳体20内的空气抽干。并将模拟井筒6、壳体20、第一流道和第二流道内的空气抽取干净，使得后续压裂液注入过程中不存在气泡，从而避免实验结果的不准确性。

在注入压裂液的过程中，需要将第一阀门31、第三阀门33和第四阀门34关闭，当壳体20内充满压裂液后，检测实验系统是否有漏液现象出现。若没有漏液现象，说明实验系统各个设备之间连接完好，否则需要更换相关设备，重新检查设备连接，直至实验系统无漏液现象出现。

然后按照实验方案设置压裂液的滤失速率，根据第一检测单元41测量的滤失速率数值调节第一阀门31的开度大小，直至滤失速率满足实验方案，并通过第一蓄液容器91内的液体体积来表征裂缝滤失体积。然后可以按照实验方案中的波形、频率、幅值设置脉冲泵注参数，将第二蓄液容器92中的压裂液持续注入模拟井筒6中，在此过程中记录压力传感器和流量计的数值，直至数值保持稳定为止。

在本说明书中，所述实验方法还包括：改变实验工况，重复上述步骤开展多组实验，所述实验工况包括以下任意一种或几种的组合：滤失速率、裂缝21的粗糙度、裂缝21的条数(通过改变壳体20的个数来实现)、脉冲压力频率、脉冲压力幅值、压裂液的注入排量。

为了更进一步理解本申请，下面将结合图1至图4对本申请实施例中的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统以及实验方法作出进一步阐述。

本申请实施例以下表中的实验方案为例进行压裂，分别研究裂缝粗糙程度、压裂液滤失系数(表征滤失速率)、裂缝21条数对脉冲压力在裂缝中传播的影响。实验过程中，实验温度为25℃，泵注时间均为25min。脉冲泵的泵注频率均为10Hz，泵注幅值为10MPa。裂缝缝长为10m，缝高为5mm。裂缝粗糙程使用裂缝21的最大起伏高度来描述。

表1研究滤失系数对脉冲压力在裂缝中传播的影响实验方案

滤失系数m/min<sup>0.5</sup>	裂缝最大起伏高度mm	裂缝数目条
			0.0002	2	1
0.0003	2	1
			0.0004	2	1

表2研究裂缝粗糙程度对脉冲压力在裂缝中传播的影响实验方案

滤失系数m/min<sup>0.5</sup>	裂缝最大起伏高度mm	裂缝数目条
			0.0002	1	1
0.0002	2	1
			0.0002	3	1

表3研究裂缝条数对脉冲压力在裂缝中传播的影响实验方案

滤失系数m/min<sup>0.5</sup>	裂缝最大起伏高度mm	裂缝数目条
			0.0002	2	1
0.0002	2	2
			0.0002	2	4

将实验设备按照图1所示连接。然后制备压裂液，第二蓄液容器92内分层放置前置液跟携沙液。清水压裂技术中常规配方(Kcl+降阻剂+粘土防膨剂+助排剂)，含支撑剂的压裂液浓度60Kg/m³。

首先打开第三阀门33，启动抽气机构10，将实验系统内的空气抽干，包括模拟井筒6内、壳体20、连接管内都要抽取干净。然后将第三阀门33关闭，并打开第一阀门31和第二阀门32，通过第二流道向模拟井筒6缓慢注入压裂液。当压裂液经第一流道流入第一蓄液容器91内时，关闭实验系统中所有的阀门，此时实验系统内充满了压裂液。缓慢升高脉冲泵2的压力，直至20MPa，检查系统是否有漏液现象。若没有漏液现象，说明系统连接完好；否则，更换相关设备，重新检查设备连接，直至实验设备无漏液现象为止。

当实验系统无漏液现象出现，调节第一阀门31的开度大小以改变压裂液滤失速率，并通过第一检测单元41测量滤失速率数值，直至滤失速率为0.00004m/min。此时滤失系数为0.0002m/min^0.5。然后设置脉冲泵注参数，设定频率控制器1的频率为10Hz，设定脉冲泵2的注入压力幅值为10MPa，波形为正弦线，将第二蓄液容器92内的压裂液持续注入模拟井筒6中，记录各处压力传感器和流量计数值，直至数值保持稳定为止，并记录第一蓄液容器91中的液体体积来表征裂缝滤失体积。

在实验中，可以将采集的压力数据使用origin软件将第一压力传感器11、第二压力传感器12和流量计的数据转化为图像，分析模拟井筒6处各监测点压力之间的关系，分析裂缝21处各监测点压力之间的关系，以及分析模拟井筒6处压力与裂缝21处压力之间的关系。

改变实验工况，重复上述步骤开展多组实验。例如，调节第一阀门31的开度大小以改变压裂液滤失速率，并通过第一检测单元41测量滤失速率数值，直至滤失速率为0.00006m/min，即滤失系数为0.0003m/min^0.5，直至将滤失系数调整为表1中的实验数据，完整所有实验。或者例如，使用3D打印技术制作裂缝最大起伏高度为2.5mm，直至将裂缝粗糙度调整为表2中的实验数据以改变裂缝21的粗糙度，并完成所有实验。或者例如，使用3D打印技术制作裂缝模型81的个数为2，直至将裂缝个数调整为表3中的实验数据，并完成所有实验。在上述实验过程中，还可以包括改变脉冲压力频率、脉冲压力幅值，并进行多组实验，本申请在此不再一一举例。

为了保证实验的准确性，需要进行重复实验。通过以上实验完成了裂缝粗糙程度、压裂液滤失系数和裂缝条数对脉冲压力在缝内传播的影响的实验。利用实验所监测到的压力数据，分别分析裂缝粗糙程度、压裂液滤失系数、裂缝条数对缝内脉冲压力传播的影响。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (10)

1.一种模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述实验系统包括：

多个具有中空结构的壳体，每个所述壳体具有排液口和进液口，所述壳体内设置有：靠近所述进液口的第一腔室和靠近所述排液口的第二腔室，所述第一腔室内填充有裂缝模型，所述裂缝模型包括裂缝，所述裂缝具有相对于水平面呈起伏状态的粗糙度，所述裂缝在其延伸方向上设置有多个第一压力传感器，所述裂缝与所述第二腔室相连通，所述第二腔室内填充有岩石用于模拟储层基质；

与所述多个壳体连接的模拟井筒，所述模拟井筒的侧壁上设置有与所述壳体的进液口相连通的钻孔，所述模拟井筒内设置有多个第二压力传感器，多个所述第二压力传感器沿着所述模拟井筒的纵长延伸方向间隔设置；

数据采集装置，用于采集所述第一压力传感器和所述第二压力传感器测量的数据；

注液装置，所述注液装置用于向所述模拟井筒内注入压裂液。

2.如权利要求1所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述实验系统包括滤失控制装置，所述滤失控制装置包括：第一蓄液容器；设置在所述第一蓄液容器与所述排液口之间的第一流道，所述第一流道上设置有用于调节滤失速率的第一阀门和用于检测滤失量参数的第一检测单元。

3.如权利要求1所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，每个所述壳体内设置有：位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的透水管，所述透水管的一端连通所述裂缝模型，所述透水管的另一端连通所述第二腔室，所述透水管内填充有岩石用于模拟储层基质。

4.如权利要求2所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述注液装置包括：用于存储压裂液的第二蓄液容器；设置在所述第二蓄液容器与所述模拟井筒上端之间的第二流道，所述第二流道上设置有用于调节注液量参数的第二阀门、用于检测注液量参数的第二检测单元和用于调节泵注参数的压力控制机构。

5.如权利要求4所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述压力控制机构包括：脉冲泵和用于调节泵注压力频率的频率控制器。

6.如权利要求4所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括排气装置，所述排气装置包括：用于抽气的抽气机构；设置在所述抽气机构与所述模拟井筒下端之间且与所述模拟井筒下端密封连接的第三流道，所述第三流道上设置有第三阀门。

7.如权利要求6所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述排气装置还包括：第三蓄液容器；设置在所述第三流道与所述第三蓄液容器之间的旁通支路，所述旁通支路上设置有第四阀门。

8.如权利要求1所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述裂缝模型通过3D打印技术获得。

9.如权利要求8所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统，其特征在于，所述裂缝模型具有一条裂缝，所述裂缝内靠近所述钻孔处设置有流量计，所述流量计与所述数据采集装置电性连接，每个所述裂缝模型中的裂缝粗糙度不同。

10.一种利用如权利要求6所述的模拟压裂液注入的井筒-裂缝实验系统的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括以下步骤：

关闭所述第一阀门和所述第二阀门，打开所述第三阀门，启动所述抽气机构将所述模拟井筒和所述壳体内的空气抽干；

打开所述压力控制机构、所述第二阀门，向所述模拟井筒内注入压裂液，直至所述壳体内充满压裂液为止；

关闭所有阀门，检查所述实验系统的密封性，直至无漏液现象出现；

打开所述第一阀门，并调节所述第一阀门的开度大小使得所述第一检测单元测量的数据为第一设定值；

打开所述第二阀门，继续注入压裂液直至压裂液注入量达到设计泵入量液。

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