本发明涉及裂缝扩展与支撑剂运移，尤其涉及一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法及装置。
背景技术：
1、水力压裂是随着压裂液的注入，储层张开并产生裂缝结构，为避免地应力作用下压裂裂缝再次闭合，将带有支撑剂的压裂液注入支撑裂缝通道，裂缝在支撑剂颗粒的填充、支撑作用下演化扩展，长期保持较高的导流能力。因此研究地层条件下，在裂缝动态扩展真实过程的同时，支撑剂运移规律的研究显的尤为重要。
2、现有关于支撑剂运移规律的可视化研究多采用物理模拟实验装置，裂缝模拟物理模型均由平板预制间隙且长度、开度恒定，无法真实模拟裂缝动态开启的同时，逐步携带支撑剂进入压裂裂缝的过程，其形成的物理流场不符合支撑剂在裂缝起裂开启过程中运移规律的真实条件，并且存在技术难度大和安全性等问题。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法及装置，该发明通过建立裂缝动态扩展可视化模型，采用不同弹性常数的透明样板，合理设定有限锐角裂缝，在界面粗糙度一定的条件下，通过充气橡胶囊施加压力，建立裂缝平板闭合分层结构的裂缝扩展可视化模型，从整体结构上解决了裂缝起裂扩展和支撑剂同步运移的动态问题。为实现上述目的，所述技术方案如下：
2、一方面，提供了一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，该方法包括：
3、s1、设计并制作可视化裂缝模型；
4、s2、将所述可视化裂缝模型放置于防爆玻璃视窗内，并检查所述防爆玻璃视窗接口处的密封性；
5、s3、将充气橡胶囊置于所述防爆玻璃视窗内，压缩所述充气橡胶囊内的空气，根据充气橡胶囊数字压力传感器，得到所述充气橡胶囊内的压力并保持稳定，所述压力使得所述可视化裂缝模型的裂缝闭合；
6、s4、将支撑剂和滑溜水在储液容器中混合，使用螺旋搅拌机均匀搅拌并添加染色剂，得到携砂液；
7、s5、将所述携砂液以一定的速率通过进液管泵入井筒模拟构件并装满所述井筒模拟构件，打开活动挡片，所述携砂液泵入所述可视化裂缝模型中，形成稳定的渗流通道，得到所述可视化裂缝模型的裂缝的起裂扩展速率，根据进液管数字压力传感器，得到所述进液管内的压力值；
8、s6、使用摄像机实时采集所述携砂液泵入所述可视化裂缝模型的全过程，得到所述可视化裂缝模型的缝起裂扩展形态和所述携砂液中支撑剂的铺置过程；
9、s7、根据所述进液管内的压力值和所述可视化裂缝模型的裂缝的起裂扩展速率，绘制压降曲线，得到所述可视化裂缝模型在不同压裂参数下裂缝起裂的扩展规律；
10、s8、根据所述可视化裂缝模型的缝起裂扩展形态和所述携砂液中支撑剂的铺置过程，得到所述可视化裂缝模型在不同压裂参数下裂缝动态起裂扩展过程和携砂液中支撑剂的运移沉降规律；
11、s9、分析所述可视化裂缝模型在不同压裂参数下裂缝起裂的扩展规律和携砂液中支撑剂的运移沉降规律，得到支撑剂在裂缝动态扩展过程中的运移规律。
12、可选地，所述s1中设计并制作可视化裂缝模型，包括：
13、s11、制作可视化平板1和制作可视平板2；
14、s12、预制有限锐角裂缝；
15、s13、将所述可视化平板1和可视化平板2使用透明密封构件密封闭合上、下、右三侧缝隙，得到所述可视化裂缝模型。
16、可选地，所述s3中压缩所述充气橡胶囊内的空气，根据充气橡胶囊数字压力传感器，得到所述充气橡胶囊内的压力并保持稳定，所述压力使得所述可视化裂缝模型的裂缝闭合，包括：
17、s31、将充气橡胶囊充入压缩空气，直至伸展膨胀达到截面设计要求，所述充气橡胶囊由气源施加压力至定值；
18、s32、将所述充气橡胶气囊置于防爆玻璃视窗和透明弹性加压板之间，所述充气橡胶囊的压力由所述透明弹性加压板均匀施加在所述可视化裂缝模型上，使得所述可视化裂缝模型的裂缝闭合。
19、可选地，所述s5中将所述携砂液以一定的速率通过进液管泵入井筒模拟构件并装满所述井筒模拟构件，打开活动挡片，所述携砂液泵入所述可视化裂缝模型中，形成稳定的渗流通道，得到所述可视化裂缝模型的裂缝的起裂扩展速率，包括：
20、s51、调节可变流速阀门，得到要求的注入速率，将携砂液注入到井筒模拟构件中；
21、s52、将所述井筒模拟构件中携砂液泵满，打开所述井筒模拟构件的活动挡片，使得携砂液泵入所述可视化裂缝模型中；
22、s53、记录进液管数字压力传感器的数值，当所述进液管数字压力传感器的数值达到某一峰值时，得到有限锐角裂缝端部的起裂；
23、s54、根据所述有限锐角裂缝端部的起裂，保持压力基本保持不变，形成稳定的渗流通道，得到所述可视化裂缝模型的裂缝的起裂扩展速率。
24、可选地，所述可视平板1为弹性模量在2~20gpa、泊松比在0.15~0.3的高透塑性透明样板；
25、所述可视平板1的内侧为粗糙壁面，所述粗糙壁面真实模拟岩石裂缝表面的凸凹度；
26、所述可视平板2为弹性模量在2~20mpa、泊松比在0.3~0.5的弹性透明样板；
27、所述透明密封构件为丁腈橡胶材料；
28、所述可视平板1和所述可视平板2尺寸大小相同。
29、可选地，所述s12中有限锐角裂缝的裂缝深度为10mm，角度为30°。
30、另一方面，提供了一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化装置，该装置包括：
31、可视化裂缝模型模块，用于模拟裂缝起裂扩展以及支撑剂运移过程；
32、输送模块，用于向所述可视化裂缝模型模块输送携砂液；
33、气囊施压模块，用于向可视裂缝模型施加压力；
34、数控监测模块，用于监控支撑剂在裂缝内的运移过程。
35、可选地，所述输送模块，包括：
36、储液容器，用于存放携砂液；
37、螺旋搅拌机，用于搅拌支撑剂和滑溜水，得到所述携砂液；
38、动力泵，用于提供输送所述携砂液的动力；
39、出液管，用于连接所述储液容器和所述动力泵；
40、进液管，用于连接可变流速阀门和井筒模拟构件；
41、所述可变流速阀门，用于调节所述携砂液的流动速率；
42、进液管数字压力传感器，用于记录所述进液管内部的压力；
43、所述井筒模拟构件，用于将携砂液注入所述可视化裂缝模型模；
44、活动挡片，用于控制所述携砂液流入所述所述可视化裂缝模型模；
45、矩形连接构件，用于连接所述井筒模拟构件和所述可视化裂缝模型模。
46、可选地，所述气囊施压模块，包括：
47、充气橡胶囊，用于压缩空气，提供施加压力所需的空气；
48、防爆玻璃视窗，用于提供施加压力所需的密闭空间；
49、透明弹性加压板，用于连接所述充气橡胶囊和所述可视化裂缝模型模块；
50、充气橡胶囊数字压力传感器，用于记录所述充气橡胶囊内部的压力；
51、定压气源，用于提供稳定的气压。
52、可选地，所述数控监测模块，包括：
53、摄像机，用于实时记录所述可视化裂缝模型模块的形态变化和携砂液中支撑剂的运移分布；
54、平板面光源，用于提供录像所需的光照。
55、本发明的技术方案与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
56、上述方案一方面可以方便地根据实际条件改变携砂液注入速率、粘度、携砂比等参数设置，清楚的记录和观察裂缝的起裂扩展及有效支撑裂缝形态（长度和开度）的动态演化，真实的反应现场裂缝动态开启扩展过程中支撑剂有效运移和沉降规律，另一方面，上述方案技术难度低，安全性高，可以在可视化条件下模拟直井、水平井压裂多角度、多簇裂缝压裂起裂过程中，支撑剂的分布和运移状态。
1.一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，所述s1中设计并制作可视化裂缝模型，包括：
3.根据权利要求1所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，所述s3中压缩所述充气橡胶囊内的空气，根据充气橡胶囊数字压力传感器，得到所述充气橡胶囊内的压力并保持稳定，所述压力使得所述可视化裂缝模型的裂缝闭合，包括：
4.根据权利要求1所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，所述s5中将所述携砂液以一定的速率通过进液管泵入井筒模拟构件并装满所述井筒模拟构件，打开活动挡片，所述携砂液泵入所述可视化裂缝模型中，形成稳定的渗流通道，得到所述可视化裂缝模型的裂缝的起裂扩展速率，包括：
5.根据权利要求2所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化方法，其特征在于，所述s12中有限锐角裂缝的裂缝深度为10mm，角度为30°。
7.一种模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化装置，其特征在于，所述装置包括：
8.根据权利要求7所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化装置，其特征在于，所述输送模块，包括：
9.根据权利要求7所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化装置，其特征在于，所述气囊施压模块，包括：
10.根据权利要求7所述的模拟支撑剂在裂缝动态扩展过程中运移规律的可视化装置，其特征在于，所述数控监测模块，包括：
