页岩气储层支撑剂输送大尺度主缝实验装置研制

Large-scale Main Fracture Experimental Device for Proppant Transportation in Shale Gas Reservoir

陈健 管彬 张涛

CHEN Jian GUAN Bin ZHANG Tao

为了深入开展页岩气储层压裂水力裂缝主缝中支撑剂输送、铺置规律研究，进行了支撑剂输送大尺度实验装置研制。在分析主缝中支撑剂输送铺置特征的基础上，确定了包括重力雷诺数、流动雷诺数、缝长缝高比等无量纲数为装置实验段设计相似准则，建立了两种平板裂缝实验段几何模型，根据雷诺数相似确定了模型的进出口边界条件，采用固液两相流计算流体力学方法进行了缝内支撑剂输送过程数值模拟。以模拟结果为基础，在满足缝内流动特征观测的要求下，设计的实验段长、高分别为 10 ｍ、0.6 ｍ，缝宽 2～10ｍｍ可调。在考虑裂缝可变倾角和可变走向等功能的基础上，模拟现场压裂施工流程对装置的泵注系统、实验段等部分进行了系统设计及实物制造。通过开展不同支撑剂粒径、不同裂缝倾角的支撑剂输送验证实验表明，所研制的装置运行正常，实验结果与设计计算及模拟结果相似符合度高，满足装置设计目标及后期实验要求。