用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置及方法

摘要

本发明公开一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置及方法，所述用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置包括搅拌模块、水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块以及模拟裂缝模块，搅拌模块用于搅拌工作液或暂堵剂；水平井筒模块与所述搅拌模块连接，用于模拟水平井筒；直井筒模块与所述水平井筒模块连接，用于模拟直井筒；定向射孔簇模块安装在所述水平井筒模块上，用于模拟水平井地下射孔；模拟裂缝模块分别与所述定向射孔簇模块和所述直井筒模块连接，用于模拟地下裂缝。

权利要求

1.一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，包括：搅拌模块，用于搅拌工作液或暂堵剂；

水平井筒模块，与所述搅拌模块连接，用于模拟水平井筒；

直井筒模块，与所述水平井筒模块连接，用于模拟直井筒；

定向射孔簇模块，安装在所述水平井筒模块上，用于模拟水平井地下射孔，所述定向射孔簇模块具有漏失孔，所述定向射孔簇模块的射孔孔眼的直径可人为控制；

模拟裂缝模块，分别与所述定向射孔簇模块和所述直井筒模块连接，用于模拟地下裂缝；

其中，工作液或暂堵剂由搅拌模块进入并在所述水平井筒模块、所述直井筒模块以及所述模拟裂缝模块循环流动，循环后从所述定向射孔簇模块、所述直井筒模块和/或所述模拟裂缝模块排出，以通过评价暂堵剂实验装置来研究暂堵剂的运移规律，从而探究所用不同种类的暂堵剂在不同工作液的影响下，在不同排量的驱动下运移到射孔簇的哪个位置，伸入到射孔的具体位置，同时在簇间距不同的情况下研究此规律，所述暂堵剂实验装置为研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块中加入暂堵剂，使所述暂堵剂随流体运移，以观察暂堵剂运移的位置及各个位置暂堵剂的量，并拍摄实验影像，其中，所述实验影像包括所述水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块、模拟裂缝模块的影像。

2.如权利要求1所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述模拟裂缝模块和所述定向射孔簇模块的漏失孔上分别安装有漏失计量模块，所述水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块在排出工作液或暂堵剂的出口处分别连接有用于计量工作液或暂堵剂流量的流量计量模块。

3.如权利要求1所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述模拟裂缝模块包括第一主裂缝、第二主裂缝、分支缝组以及第一水平主裂缝和第二水平主裂缝，其中，

所述第一主裂缝的一端与所述定向射孔簇模块连接，另一端与所述分支缝组连接；

所述第二主裂缝的一端与所述定向射孔簇模块连接；

所述第一水平主裂缝的一端与所述直井筒模块的中间井壁连接；

所述第二水平主裂缝的一端与所述直井筒模块的中间井壁连接，另一端连接至所述第二主裂缝。

4.如权利要求1所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，还包括排污模块，所述排污模块分别与所述水平井筒模块、直井筒模块以及模拟裂缝模块连接，用于收集循环后的工作液或暂堵剂。

5.如权利要求4所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述排污模块与所述搅拌模块连接。

6.如权利要求1所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，还包括泵液模块，所述泵液模块连接在所述搅拌模块与所述水平井筒模块之间的管路上，用于将工作液或暂堵剂泵入所述水平井筒模块内，以模拟水平井管流加压操作。

7.如权利要求1所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述水平井筒模块为透明可视的且壁厚为1cm‑2cm的圆柱体，所述水平井筒模块分段设置且包括第一部分以及第二部分，所述定向射孔簇模块分段设置且包括第一段以及第二段，所述第一部分与所述定向射孔簇模块的第一段连接，所述水平井筒模块的外侧壁在水平方向上并排设有八个孔眼，其中一侧的四个孔眼与另一侧的四个孔眼呈交错排列；

所述第二部分自所述第一部分延伸形成，所述第二部分与定向射孔簇模块的第二段连接，且所述第二部分与所述直井筒模块连通。

8.如权利要求7所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述定向射孔簇模块中射孔长为16cm‑22cm，且所述射孔的中部设有直径为1cm‑

2cm的孔眼。

9.如权利要求7所述的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，其特征在于，所述直井筒模块为透明可视的，且壁厚为1cm‑2cm的圆柱体。

10.一种利用如权利要求1至9任意一项所述的装置研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的实验方法，其特征在于，包括：在所述搅拌模块中加入工作液并搅拌；

将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块内；

在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块中加入暂堵剂，使所述暂堵剂随流体运移，以观察暂堵剂运移的位置及各个位置暂堵剂的量，并拍摄实验影像，其中，所述实验影像包括所述水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块、模拟裂缝模块的影像；

计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律，以通过评价暂堵剂实验装置来研究暂堵剂的运移规律，从而探究所用不同种类的暂堵剂在不同工作液的影响下，在不同排量的驱动下运移到射孔簇的哪个位置，伸入到射孔的具体位置，同时在簇间距不同的情况下研究此规律。

说明书

用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置及

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置及方法。

背景技术

[0002] 随着社会的进步，世界采油增产技术同样日新月异。人们的开采视野从常规的油气田开发逐渐转向非常规能源资源的开发，例如页岩气、页岩油、煤层气等。对于处理老高
含水油气田各类问题，例如增产增效，提高采收率，研究剩余油等方面，水力压裂是一项日
趋成熟并且很有效果的措施。在水平井分簇压裂中，人们希望裂缝可以分段起裂，甚至需要
裂缝从分支缝中再次起裂，这就需要暂堵剂先封堵已起裂的裂缝，使裂缝在其他相对薄弱
的位置起裂并扩展，如此暂堵剂的性能及其运移位置就显得非常重要。

[0003] 相关文献中提出了一种评价暂堵剂堵塞性能的装置，但是该装置主要是评价暂堵剂能否堵住裂缝从而憋压。还有相关文献提出了一些装置研究了暂堵剂在人工裂缝中的沉
降规律，即工作液在各个角度狭小的人工裂缝中流动时，暂堵剂随工作液运移的同时沉降
的现象。但这些装置都仅仅研究人工裂缝中的各类问题，而人工裂缝与井筒的连接处还存
在着长20cm左右的类圆柱体射孔孔眼。在现场压裂施工中，水平井与直井的射孔方式多样，
射孔孔数多样，射孔也存在漏失现象。在水平井分簇压裂中，簇间距非常难控制，每簇射孔
中，裂缝的起裂位置很控制。这是由于暂堵剂在水平井筒运移过程中，到底停留在了射孔簇
的哪个位置，到底深入到人工裂缝的哪个地方难以探究，同时，每簇射孔的起裂位置也不
同，加上地层的非均质性的共同作用，使得暂堵之后下一簇的起裂位置难以知晓。所以，对
于暂堵剂运移到射孔簇的位置及漏失性的评价则显得至关重要。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的是提出一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置及方法，旨在提供一种研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的可视化实
验装置以及研究方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明提出的一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，包括：

[0006] 搅拌模块，用于搅拌工作液或暂堵剂；

[0007] 水平井筒模块，与所述搅拌模块连接，用于模拟水平井筒；

[0008] 直井筒模块，与所述水平井筒模块连接，用于模拟直井筒；

[0009] 定向射孔簇模块，安装在所述水平井筒模块上，用于模拟水平井地下射孔，所述定向射孔簇模块具有漏失孔，所述定向射孔簇模块的射孔孔眼的直径可人为控制；

[0010] 模拟裂缝模块，分别与所述定向射孔簇模块和所述直井筒模块连接，用于模拟地下裂缝；

[0011] 其中，工作液或暂堵剂由搅拌模块进入并在所述水平井筒模块、所述直井筒模块以及所述模拟裂缝模块循环流动，循环后从所述定向射孔簇模块、所述直井筒模块和/或所
述模拟裂缝模块排出，以通过评价暂堵剂实验装置来研究暂堵剂的运移规律，从而探究所
用不同种类的暂堵剂在不同工作液的影响下，在不同排量的驱动下运移到射孔簇的哪个位
置，伸入到射孔的具体位置，同时在簇间距不同的情况下研究此规律，所述暂堵剂实验装置
为研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置，在工作液流动稳定时，向所述搅
拌模块中加入暂堵剂，使所述暂堵剂随流体运移，以观察暂堵剂运移的位置及各个位置暂
堵剂的量，并拍摄实验影像，其中，所述实验影像包括所述水平井筒模块、直井筒模块、定向
射孔簇模块、模拟裂缝模块的影像。

[0012] 优选地，所述模拟裂缝模块和所述定向射孔簇模块的漏失孔上分别安装有漏失计量模块，所述水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块在排出工作液或暂堵剂的出口处
分别连接有用于计量工作液或暂堵剂流量的流量计量模块。

[0013] 优选地，所述模拟裂缝模块包括第一主裂缝、第二主裂缝、分支缝组以及第一水平主裂缝和第二水平主裂缝，其中，

[0014] 所述第一主裂缝的一端与所述定向射孔簇模块连接，另一端与所述分支缝组连接；

[0015] 所述第二主裂缝的一端与所述定向射孔簇模块连接；

[0016] 所述第一水平主裂缝的一端与所述直井筒模块的中间井壁连接；

[0017] 所述第二水平主裂缝的一端与所述直井筒模块的中间井壁连接，另一端连接至所述第二主裂缝。

[0018] 优选地，还包括排污模块，所述排污模块分别与所述水平井筒模块、直井筒模块以及模拟裂缝模块连接，用于收集循环后的工作液或暂堵剂。

[0019] 优选地，所述排污模块与所述搅拌模块连接。

[0020] 优选地，还包括泵液模块，所述泵液模块连接在所述搅拌模块与所述水平井筒模块之间的管路上，用于将工作液或暂堵剂泵入所述水平井筒模块内，以模拟水平井管流加
压操作。

[0021] 优选地，所述水平井筒模块为透明可视的且壁厚为1cm‑2cm的圆柱体，所述水平井筒模块分段设置且包括第一部分以及第二部分，所述定向射孔簇模块分段设置且包括第一
段以及第二段，所述第一部分与第一段定向射孔簇模块连接，所述水平井筒模块的外壁的
两侧在水平方向上并排设有八个孔眼，其中一侧的四个孔眼与另一侧的四个孔眼呈交错排
列；所述第二部分自所述第一部分延伸形成，所述第二部分与第二段定向射孔簇模块连接，
且所述第二部分与所述直井筒模块连通。

[0022] 优选地，所述定向射孔簇模块中射孔长为16cm‑22cm，且所述射孔的中部设有直径为1cm‑2cm的孔眼；和/或，

[0023] 所述射孔的孔眼上包括漏失孔，所述漏失孔通过透明管线与漏失计量模块连接；和/或，

[0024] 任意一个射孔的孔眼可与模拟裂缝模块连接，用于模拟实际压裂中起裂位置的不确定性。

[0025] 优选地，所述直井筒模块为透明可视的，且壁厚为1cm‑2cm的圆柱体。

[0026] 优选地，所述第一部分和第二部分之间、所述第二部分和所述直井筒模块之间分别连接有第一延伸井筒、第二延伸井筒。

[0027] 优选地，所述直井筒模块为透明可视的且形状为壁厚为1cm‑2cm的圆柱体；和/或，

[0028] 所述直井筒模块竖直固定或倒置设置。

[0029] 为了实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述装置研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的实验方法，包括：

[0030] 在所述搅拌模块中加入工作液并搅拌；

[0031] 将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块内；

[0032] 在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块中加入暂堵剂，使所述暂堵剂随流体运移，以观察暂堵剂运移的位置及各个位置暂堵剂的量，并拍摄实验影像，其中，所述实验影像包
括所述水平井筒模块、直井筒模块、定向射孔簇模块、模拟裂缝模块的影像；

[0033] 计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律，以通过评价暂堵剂实验装置来研究暂堵剂的运移规律，从而探究所用不同种类的暂堵剂在不同工作
液的影响下，在不同排量的驱动下运移到射孔簇的哪个位置，伸入到射孔的具体位置，同时
在簇间距不同的情况下研究此规律。

[0034] 本发明至少具有如下有益效果：

[0035] (1)本发明所使用的裂缝组可以模拟真实地层中的摩阻性能，通过在人工裂缝的表面上涂胶，并且均匀黏上碎石颗粒，以此来模拟摩阻性能。

[0036] (2)本实验装置中间连接管路可拆装，只要实验室足够大，可以延伸到现场施工的长度，有利于研究不同射孔簇间距的影响，更加符合实际生产情况。

[0037] (3)本发明模拟的射孔数量可变，射孔孔眼上还带有漏失孔与漏失计量模块相连，更加符合实际生产情况。

[0038] (4)本发明所有除了搅拌模块和过滤模块外，均采用透明可视的耐压材料，方便观察暂堵剂运移规律。

[0039] (5)本发明所攻出的圆柱体射孔孔眼的直径可人为控制，更加符合实际生产情况，同时也可研究射孔孔径的影响。

[0040] (6)本发明可模拟各种形态裂缝和复杂缝网，且由于模拟裂缝位置位于模拟井筒外部，裂缝规模不受实验仪器大小束缚。使用该装置进行实验得到的研究成果对重复压裂
理论研究和现场应用具有一定的参考价值

[0041] (7)直井筒模块可以单独使用，可以倒放，也可以竖直放置，也可以接在水平井筒模块后，倒放或者竖直放置。

附图说明

[0042] 为了更清楚地说明本发明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
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

[0043] 图1为本发明提供的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置的一实施例的结构图；

[0044] 图2为本发明提供的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置的又一实施例的结构图

[0045] 图3为图2中分支缝组的一局部示意图。

[0046] 附图标号说明：

[0047]标号 名称 标号 名称
1 搅拌模块 53 分支缝组
2 水平井筒模块 54 第一水平主裂缝
21 第一部分 55 第二水平主裂缝
22 第二部分 61 漏失计量模块
3 直井筒模块 62 流量计量模块
4 定向射孔簇模块 7 排污模块
41 第一段 8 泵液模块
42 第二段 9 过滤模块
5 模拟裂缝模块 10a 第一延伸井筒
51 第一主裂缝 10b 第二延伸井筒
52 第二主裂缝    

[0048] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

[0050] 需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、
运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0051] 另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特
征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能
够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结
合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0052] 图1至图3示出了本发明提供的用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置的实施例，请参阅图1至图3，本发明提供一种用于研究水平井或直井暂堵压裂中
暂堵剂运移规律的装置，该用于研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的装置包括
搅拌模块1、水平井筒模块2、直井筒模块3、定向射孔簇模块4以及模拟裂缝模块5，搅拌模块
1用于搅拌工作液或暂堵剂；水平井筒模块2与所述搅拌模块1连接，用于模拟水平井筒；直
井筒模块3与所述水平井筒模块2连接，用于模拟直井筒；定向射孔簇模块4安装在所述水平
井筒模块2上，用于模拟水平井地下射孔，所述定向射孔簇模块4具有漏失孔；模拟裂缝模块
5分别与所述定向射孔簇模块4和所述直井筒模块3连接，用于模拟地下裂缝；其中，工作液
或暂堵剂由搅拌模块1进入并在所述水平井筒模块2、所述直井筒模块3以及所述模拟裂缝
模块5循环流动，循环后从所述定向射孔簇模块4、所述直井筒模块3和/或所述模拟裂缝模
块5排出。

[0053] 本发明是通过评价暂堵剂实验装置来研究暂堵剂的运移规律，以探究所用不同种类的暂堵剂在不同工作液的影响下，在不同排量的驱动下运移到射孔簇的哪个位置，伸入
到射孔的具体位置，同时在簇间距不同的情况下研究此规律，为了更精确地把握工作液或
暂堵剂的运移，所述模拟裂缝模块5和所述定向射孔簇模块4的漏失孔上分别安装有漏失计
量模块61，所述水平井筒模块2、直井筒模块3、定向射孔簇模块4在排出工作液或暂堵剂的
出口处分别连接有用于计量工作液或暂堵剂流量的流量计量模块62。需要说明的是图2中
仅仅示出了各模块排出工作液或暂堵剂的总管路上流量计量模块62或漏失计量模块61，而
并不代表仅仅图2中标出的地方才有流量计量模块62或漏失计量模块61，在所述水平井筒
模块2、直井筒模块3、定向射孔簇模块4、模拟裂缝模块5在排出工作液或暂堵剂的出口处
(在各模块工作液或暂堵剂流出处对应位置)分别连接有用于计量工作液或暂堵剂流量的
流量计量模块62，在所述水平井筒模块2、直井筒模块3、定向射孔簇模块4、模拟裂缝模块5
处也均设有用于计量漏失的漏失计量模块61。

[0054] 所述模拟裂缝模块5包括第一主裂缝51、第二主裂缝52、分支缝组53以及第一水平主裂缝54和第二水平主裂缝55，其中，所述第一主裂缝51的一端与所述定向射孔簇模块4连
接，另一端与所述分支缝组53连接；所述第二主裂缝52的一端与所述定向射孔簇模块4连
接；所述第一水平主裂缝54的一端与所述直井筒模块3的中间井壁连接；所述第二水平主裂
缝55的一端与所述直井筒模块3的中间井壁连接，另一端连接至所述第二主裂缝52。分支缝
组53中每两个裂缝为一组，固定呈不同的角度，组与组之间彼此相连，以此模拟地层中不同
角度的分支缝网，裂缝的固定方式可以有多种，在本实施例中，裂缝固定在支架上以形成不
同的角度，夹角为45°、90°、135°、180°的裂缝中一种或多种的组合。

[0055] 其中，所述第一主裂缝51、第二主裂缝52、分支缝组53以及第一水平主裂缝54或第二水平主裂缝55中单个裂缝为两块透明板夹出长1.2m，宽1mm‑6mm，高60cm的裂缝，裂缝主
体上带有漏失孔和测压孔，分别与漏失计量模块61和测压部分相连，上下两端为透明长板
密封，裂缝边的外围用长方形合金钢架固定，保证整个裂缝透明可视，裂缝中涂胶，胶上粘
有微碎石颗粒，来模拟地层中的摩阻环境。

[0056] 工作液或暂堵剂在所述水平井筒模块2、所述水平井筒以及所述模拟裂缝模块5循环流动后排出，为了便于回收或再利用，该装置还包括排污模块7，所述排污模块7分别与所
述水平井筒模块2、直井筒模块3以及模拟裂缝模块5连接，用于收集循环后的工作液或暂堵
剂。具体的，排污模块7包括一排污池，所述排污池分别与所述水平井筒模块2、直井筒模块3
以及模拟裂缝模块5连接。循环后的工作液或暂堵剂可以废弃，也可以重新送到搅拌模块1
进行再利用，为了保证实验效果，再利用的工作液或暂堵剂会进行过滤处理。故，在本实施
例中，所述排污模块7与所述搅拌模块1连接。进一步地，所述排污模块7与所述搅拌模块1之
间连接有过滤模块9，也可以是在循环后的工作液或暂堵剂进入排污模块7之前的管道上连
接有一分支管道，该分支管道连接有过滤模块9，该过滤模块9连接至搅拌模块1，在本实施
例中，过滤模块9为一过滤罐，在其他实施例中，也可以是可以过滤流体的过滤设备，在此不
做具体限制。

[0057] 其中，该搅拌模块1包括一搅拌釜，优选的，搅拌釜的形状为高位2.5m‑3m，底面半径为1‑1.5m的竖直类圆柱体，柱体顶部开两圆孔，可以向其中添加流体和各类药剂，比如
水，暂堵剂，瓜尔胶粉末，纤维等，并且观察搅拌状况。该搅拌模块1包括还包括力量足够强
大的泵，以将混合液泵入装置；该搅拌模块1包括还含有体积适当的一个过滤缸，轴线长1.5
～2m，底面半径30～40cm，过滤缸可以参与循环，滤除杂质，也是实验废液最终流出的通道；
需要说明的是本发明的连接用的管线(例如搅拌模块1与水平井筒模块2之间的连接管线等
等)大都透明可视的，以此来观察暂堵剂的运移情况。

[0058] 由于工作液或暂堵剂的粘稠度非常大，要保证其在循环管线中顺利流动，该装置还包括泵液模块8，所述泵液模块8连接在所述搅拌模块1与所述水平井筒模块2之间的管路
上，用于将工作液或暂堵剂泵入所述水平井筒模块2内，以模拟水平井管流加压操作。

[0059] 具体地，所述水平井筒模块2为透明可视的且壁厚为1cm‑2cm的圆柱体，所述水平井筒模块2分段设置且包括第一部分21以及第二部分22，所述定向射孔簇模块4包括第一段
41以及第二段42，所述第一部分21与定向射孔簇模块4的第一段41连接，在所述水平井筒模
块2的外侧壁在水平方向上并排设有八个孔眼，其中一侧的四个孔眼与另一侧的四个孔眼
呈交错排列；所述第二部分22自所述第一部分21延伸形成，所述第二部分22与定向射孔簇
模块4的第二段42连接，且所述第二部分22与所述直井筒模块3连通。所述第一部分21和第
二部分22之间、所述第二部分22和所述直井筒模块3之间分别连接有第一延伸井筒10a、第
二延伸井筒10b。所述第一延伸井筒10a和/或第二延伸井筒10b为一个或多个，以此便于调
节所述定向射孔簇模块4的第一段41和第二段42之间的距离。所述第一延伸井筒10a或第二
延伸井筒10b为一节一节的可拆卸地透明可是的水平井段，以此调节所述定向射孔簇模块4
的第一段41和第二段42之间的距离，每段水平井段间有胶圈密封，并且每段水平井段都固
定在支架上。所述定向射孔簇模块4的第一段41和第二段42结构相同，通过组合不同数量的
射孔簇和安装不同长度的第一延伸井筒10a或第二延伸井筒10b来模拟现场设计的不同的
水平井分簇压裂。

[0060] 所述射孔长为16cm‑22cm，且所述射孔的中部设有直径为1cm‑2cm的孔眼；所述射孔的孔眼上包括漏失孔，所述漏失孔通过透明管线与漏失计量模块61连接；任意一个射孔
的孔眼可与模拟裂缝模块5连接，用于模拟实际压裂中起裂位置的不确定性(一般沿最大主
应力方向的孔眼越容易起裂)。实验时通过改变安装不同的孔眼尺寸和数量来模拟现场真
是的射孔情况，并且还有实心的圆柱体孔眼，通过安装不同数量的实心圆柱体来改变射孔
的数量，以此模拟真实的射孔情况并且研究不同数量射孔孔数的影响。优选地，可以通过将
上述结构固定在长方体的支架上，支架下有滚轮，滚轮可以各个方向自由转动或固定，以使
上述结构可以随意推动。

[0061] 所述直井筒模块3透明可视的且形状为壁厚为1cm‑2cm的圆柱体。优选的，所述直井筒模块3与第二延伸井筒10b连接，所述直井筒模块3的安装时可以是竖直放置，也可以是
倒置放置。所述直井筒模块3的中间井壁与所述第一水平主裂缝54的一端连接，所述第一水
平主裂缝54的另一端连接至所述排污模块7。所述第二水平主裂缝55的一端与所述直井筒
模块3的中间井壁连接，另一端连接至所述第二主裂缝52。第一水平主裂缝54和/或第二水
平主裂缝55为长60cm，宽2mm，高60cm的透明裂缝板。

[0062] 该装置还包括移动终端，该移动终端分别与漏失计量模块61、流量计量模块62电性连接，便于用户在移动终端上查看各个漏失计量模块61、流量计量模块62电性的实验数
据。该移动终端与泵液模块8电性连接，用于对泵液模块8进行控制。另外，除了搅拌模块1和
过滤模块9外，均采用透明可视的耐压材料，方便观察暂堵剂运移规律。

[0063] 为了实现上述目的，本发明还提供一种利用上述的装置研究水平井或直井暂堵压裂中暂堵剂运移规律的实验方法，包括：

[0064] 步骤S210，在所述搅拌模块1中加入工作液并搅拌；

[0065] 步骤S220，将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块2内；

[0066] 步骤S230，在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块1中加入暂堵剂，使所述暂堵剂随流体运移，以观察暂堵剂运移的位置及各个位置暂堵剂的量，并拍摄实验影像，其中，所
述实验影像包括所述水平井筒模块2、直井筒模块3、定向射孔簇模块4、模拟裂缝模块5的影
像；

[0067] 步骤S240，计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律。

[0068] 漏失液计量模块将自动计量漏失量随时间的变化，最后利用循环模块，根据相应流程清理实验装置。

[0069] 下面将结合具体实施例来详述该实验方法的操作流程。

[0070] 实施例一

[0071] 设定实验条件：

[0072] ①实验温度：室温

[0073] ②实验材料：可降解纤维、40‑70目陶粒

[0074] ③实验流体：瓜尔胶粉末+纤维+暂堵剂+水；

[0075] ④实验压力：0.4Mpa。

[0076] S1，安装，在两段射孔簇中间安装总计3m的第一延伸井筒10a，在每个射孔簇上安装16个长18cm，直径1.5cm的射孔孔眼；在所述定向射孔簇模块4的第一段41的中间射孔孔
眼上连接第一主裂缝51，第一主裂缝51后接夹角分别为90°、135°、180°的分支缝组53；配置
工作液，

[0077] S2，将自来水注入搅拌釜大约三分之二缸体，称取3kg瓜胶，1kg纤维，40kg支撑剂，称取设计用量的暂堵剂，先加入分散均匀的纤维，搅拌均匀后，再通过特殊方式加入瓜尔胶
粉末，搅拌直至达到设计黏度，此时应该看到带有粘性均匀分散着纤维的工作液体系；在设
计流量和压力下开泵，将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块2内。

[0078] S3，在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块1中快速倒入支撑剂和暂堵剂，观察暂堵剂的运移情况，并定时间间隔用摄影设备拍照记录。

[0079] S4，计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律。

[0080] 实施例二

[0081] 设定实验条件：

[0082] ①实验温度：室温

[0083] ②实验材料：可降解纤维、40‑70目陶粒

[0084] ③实验流体：瓜尔胶粉末+纤维+暂堵剂+水；

[0085] ④实验压力：0.4Mpa。

[0086] S1，安装，在两段射孔簇中间安装总计3m的第一延伸井筒10a，在每个射孔簇上安装8个长18cm，直径1.5cm的射孔孔眼，8个未攻出孔眼的实心射孔圆柱；在所述定向射孔簇
模块4的第一段41的中间射孔孔眼上连接第一主裂缝51，第一主裂缝51后接夹角分别为
90°、135°的分支缝组53；主裂缝和分支缝中涂胶，粘上均匀分布的微碎石颗粒，人为制造摩
阻环境，其中第一主裂缝51中所分布的微碎石颗粒较稀疏，以此来模拟摩擦系数较低的环
境，分支缝组53中所分布的微碎石颗粒较第一主裂缝51较稠密，以此来模拟摩擦系数较高
的环境；配置工作液；

[0087] S2，将自来水注入搅拌釜大约三分之二缸体，称取3kg瓜胶，1kg纤维，40kg支撑剂，称取设计用量的暂堵剂，先加入分散均匀的纤维，搅拌均匀后，再通过特殊方式加入瓜尔胶
粉末，搅拌直至达到设计黏度，此时应该看到带有粘性均匀分散着纤维的工作液体系，在设
计流量和压力下开泵，将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块2内；

[0088] S3，在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块1中快速倒入支撑剂和暂堵剂，观察暂堵剂的运移情况，并定时间间隔用摄影设备拍照记录。

[0089] S4，计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律。

[0090] 实施例三

[0091] 设定实验条件：

[0092] ①实验温度：室温

[0093] ②实验材料可降解纤维、40‑70目陶粒

[0094] ③实验流体：瓜尔胶粉末+纤维+暂堵剂+水；

[0095] ④实验压力：0.4Mpa。

[0096] S1，安装，在两段射孔簇中间安装总计5m的第一延伸井筒10a，在每个射孔簇上安装8个长18cm，直径1.5cm的射孔孔眼，以及8个长18cm，直径2cm的射孔孔眼，所述直井筒模
块3倒置设置；在所述定向射孔簇模块4的第一段41的中间射孔孔眼上连接第一主裂缝51，
第一主裂缝51后接夹角分别为90°、135°的分支缝组53；主裂缝和分支缝中涂胶，粘上均匀
分布的微碎石颗粒，人为制造摩阻环境，其中第一主裂缝51中所分布的微碎石颗粒较稀疏，
以此来模拟摩擦系数较低的环境，分支缝中所分布的微碎石颗粒较第一主裂缝51较稠密，
以此来模拟摩擦系数较高的环境；配置工作液；

[0097] S2，将自来水注入搅拌釜大约三分之二缸体，称取3kg瓜胶，1kg纤维，40kg支撑剂，称取设计用量的暂堵剂，先加入分散均匀的纤维，搅拌均匀后，再通过特殊方式加入瓜尔胶
粉末，搅拌直至达到设计黏度，此时应该看到带有粘性均匀分散着纤维的工作液体系，在设
计流量和压力下开泵，将工作液在预设的实验压力下推入所述水平井筒模块2内；

[0098] S3，在工作液流动稳定时，向所述搅拌模块1中快速倒入支撑剂和暂堵剂，观察暂堵剂的运移情况，并定时间间隔用摄影设备拍照记录。

[0099] S4，计算暂堵剂的漏失量，并根据拍摄的实验影像分析暂堵剂的运移规律。

[0100] 本发明提供的实验装置及实验方法可用于究暂堵剂运移规律与暂堵剂种类、工作液种类、实验压力、工作液漏失量、射孔簇间距、射孔方式、射孔孔数、裂缝形态、井筒种类之
间的关系。

[0101] 本发明至少具有如下有益效果：

[0102] (1)本发明所使用的裂缝组可以模拟真实地层中的摩阻性能，通过在人工裂缝的表面上涂胶，并且均匀黏上碎石颗粒，以此来模拟摩阻性能。

[0103] (2)本实验装置中间连接管路可拆装，只要实验室足够大，可以延伸到现场施工的长度，有利于研究不同射孔簇间距的影响，更加符合实际生产情况。

[0104] (3)本发明模拟的射孔数量可变，射孔孔眼上还带有漏失孔与漏失计量模块61相连，更加符合实际生产情况。

[0105] (4)本发明所有除了搅拌模块1和过滤模块9外，均采用透明可视的耐压材料，方便观察暂堵剂运移规律。

[0106] (5)本发明所攻出的圆柱体射孔孔眼的直径可人为控制，更加符合实际生产情况，同时也可研究射孔孔径的影响。

[0107] (6)本发明可模拟各种形态裂缝和复杂缝网,且由于模拟裂缝位置位于模拟井筒外部,裂缝规模不受实验仪器大小束缚。使用该装置进行实验得到的研究成果对重复压裂
理论研究和现场应用具有一定的参考价值

[0108] (7)直井筒模块3可以单独使用，可以倒放，也可以竖直放置，也可以接在水平井筒模块2后，倒放或者竖直放置。

[0109] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其
他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。