模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置与方法，该装置主要由釜体4、岩心1、裂缝6、模拟井眼7、增压胶囊3、电阻探头16、压力传感器18、数据采集系统17、工作液循环系统组成，釜体4内装有岩心1，岩心周围包裹增压胶囊3，釜体有轴压注入口、围压注入口以及进气口，岩心中有裂缝6和模拟井眼7，并分布9个深入岩心的钻孔，钻孔内有电阻探头16，电阻探头连接压力传感器18，电阻探头与压力传感器连接数据采集系统17，模拟井眼7连接工作液循环系统。用上述装置模拟裂缝—基质系统的井周二次应力条件以及地层径向流动，以确定裂缝—基质系统损害程度。本发明专利技术原理可靠，操作方便，可做出更为科学、准确的定量化储层损害评价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低渗致密砂岩及页岩储层损害评价
，尤其涉及一种模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置与方法。
技术介绍
致密砂岩及页岩具有低孔、低渗以及黏土矿物含量高的特点，其孔隙结构复杂、孔道极其微小，裂缝发育不完善。致密砂岩及页岩气藏通常需要使用压裂技术来沟通天然缝、形成人工缝，以达到增产或投产的目的。然而压裂液进入裂缝-基质系统会对储层产生工作液损害，且裂缝由于受井周二次应力的作用容易受到流固耦合损害。因此，科学合理的对裂缝—基质系统进行储层损害实验评价，有助于认识致密砂岩及页岩气藏裂缝—基质系统在实际工况下的损害机理以及更为科学、准确的评估钻完井及增产改造过程对单井产能造成的影响。储层损害的室内评价方法主要包括：岩心流动实验的方法(焦春艳等.超低渗透砂岩储层应力敏感性实验.石油学报，2011年03期；吴亚红等.低渗储层敏感性实验方法及评价研究.钻采工艺，2009年05期)，岩心分析技术(李建.浅析岩心分析技术及应用前景展望.科技与企业，2012年02期；李太伟等.压裂液对储层伤害的核磁共振技术评价方法.重庆科技学院学报:自然科学版，2014年06期)，数值模拟的方法(杨玉贵等.水平井钻井完井液侵入损害数值模拟研究进展.工作液与完井液，2009年06期；王珂等.裂缝性储层应力敏感性数值模拟——以库车坳陷克深气田为例.石油学报，2014年01期)。然而岩心流动实验及岩心分析技术局限于岩心损害的机理性定性分析，数值模拟的方法则缺乏更为合理的模拟装置对其进行验证。现阶段已基本认清了储层损害的主要机理，因此对于储层损害评价应该从定性走向定量化的阶段，也应该开发出一套更为科学、定量化的评价方法。专利CN104677805A公开的一种岩心损害实验装置包括岩心夹持器以及污染釜两部分，将岩心污染过程和渗流测试一体化且全过程保持岩心的模拟径向压差，避免了人为因素导致的实验误差。专利CN104122181A公开的一种入井液对储层渗透率损害评价装置利用两个岩心夹持器分别施加两个轴向力以及三个轴向力，来模拟不同的井下环境、温度、压力和真空度等条件，振荡器发出的波形穿过受污染的岩心后波形发生变化以计算渗透率损害程度。专利CN102174883A公开的一种清水压裂自支撑裂缝导流能力测试方法，岩心夹持系统对裂缝壁面两侧施加围压和温度以模拟地层裂缝受闭合应力以及温度等条件，测试了裂缝发生损害前后导流能力变化。上述模拟装置局限于单独对基质或者裂缝进行损害模拟，然而要对储层损害作出科学、准确的评价应该对裂缝—基质系统进行损害评价，目前现有技术无法真实模拟裂缝—基质系统受到的井周二次应力以及地层的径向流动，因此对实际工程运用不具有太大的参考价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，用于模拟真实地层裂缝—基质系统所受到的井周二次应力条件以及地层径向流动，可以记录裂缝—基质系统损害前后含水饱和度、压力及气体流量变化，以确定裂缝—基质系统损害程度，弥补了现有储层损害评价装置的不足。本专利技术的另一个目的还在于提供利用上述装置对裂缝—基质耦合流动损害进行评价的方法，包括裂缝—基质系统实施储层损害以及对损害前后的裂缝—基质系统进行气体流量及含水饱和度评价的方法，该方法原理可靠，操作方便，成本低，在实际应用中能够对地层裂缝—基质系统做出更为科学、准确的定量化储层损害评价。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。本专利技术通过模拟装置模拟裂缝—基质系统的耦合流动损害过程，提出损害后裂缝—基质系统损害程度的定量化指标，对损害作出更为科学、定量化的评价，全过程通过数据采集系统可以测量电阻、压力及气体流量等参数的变化情况，整个模拟损害过程更加直观、清晰，其实验结果及数据真实有效。模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，主要由岩心与釜体系统、应力加载系统、传感与监测系统、工作液循环系统、流量测量系统几部分组成，具体包括岩心、滤网、模拟井眼、裂缝、橡胶垫、轴压增压密封胶囊、围压增压密封胶囊、电动液压泵、压力传感器、电阻探头、水箱、阀门、压力表、计量泵、气液分离器、气体流量计、气瓶、数据采集系统、减压阀、背压阀。所述岩心轴向以及周向都包裹着增压密封胶囊，与岩心直接接触的周向还包裹有一层滤网，密封胶囊可随岩心自由形变随进保持压力作用在岩样上，密封胶囊外层为用于夹持岩心的釜体，岩心釜体采用法兰与螺栓连接结构，处于密封状态，岩心釜体外有压力注入口以及进气口，压力注入口连接电动液压泵，进气口连接气瓶；岩心中央有井眼，所述井眼是在岩心上、下部端盖中央钻一条等径竖直孔，孔深贯穿整个岩心，在岩心上部端盖以井眼为中心，分布9个深入岩心的钻孔，每个钻孔与井眼中心的径向距离按照对数分布，钻孔在同一水平面上的连线成漩涡状，每个钻孔深度等距离递减，钻孔内可下放电阻探头，探头连接压力传感器；井眼连接有工作液循环系统和气体流量计；所述岩心裂缝内放置一层橡胶垫；所述工作液循环系统由水箱、阀门、计量泵、流量表、气液分离器和背压阀组成，所述背压阀连接井口；所述气体流量计连接气液分离器。岩心周围包裹增压密封胶囊是为了给岩心施加轴压以及围压，电动液压泵往密封胶囊内部注入液体给岩石施加压力，以模拟地层真实条件下的井周二次应力；岩心周向包裹一层滤网，使得从釜体进气口流入的气体能够从基质外边界流入基质；所述裂缝内放置一层橡胶垫，橡胶垫在轴向压力作用下变形能将裂缝封堵，从而能够单独对基质损害进行评价；岩心釜体处于密封状态，用以准确测量气体流量；釜体进气口连接的气瓶可以往基质以及裂缝内注气，气体从井眼内流出循环至井口；打9个深入岩心的钻孔并且与井眼中心的径向距离按照对数分布，是因为从井眼到外边界的压力下降呈对数式分布，因此电阻探头及压力传感器在靠近井眼周边更为密集，靠近外边界更为稀疏，使得探测出电阻、压力数据的记录更为合理；电阻探头及压力传感器下放深度等距离递减是为了观察数据在垂向上的变化情况；循环系统中的水箱通过计量泵往井眼中注入一定量的工作液，工作液从井底注入从再井口循环出去，是因为真实的井眼内工作液从钻柱内流出先接触井底再循环至井口；背压阀可用于给工作液施加回压；背压阀连接有气液分离器，工作液流进气液分离器将气液分离，与气液分离器相连的气体流量计将记录随着岩心损害过程，地层模拟径向流的气体流量变化情况，气液分离器分离出的液体将流回水箱内。利用上述装置对裂缝—基质耦合流动损害进行评价的方法，依次包括以下步骤：(1)打开轴压注本文档来自技高网...

【技术保护点】
模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，由釜体(4)、岩心(1)、裂缝(6)、模拟井眼(7)、增压胶囊(3)、电动液压缸一(14‑A)、电动液压缸二(14‑B)、电动液压泵一(15‑A)、电动液压泵二(15‑B)、气瓶(23)、电阻探头(16)、压力传感器(18)、数据采集系统(17)、工作液循环系统组成，其特征在于，所述釜体(4)内装有岩心(1)，岩心周围包裹增压胶囊(3)，增压胶囊和釜体间存在空腔(8)，釜体上有轴压注入口、围压注入口以及进气口，轴压注入口连接电动液压缸二(14‑B)和电动液压泵二(15‑B)，围压注入口连接电动液压缸一(14‑A)和电动液压泵一(15‑A)，进气口通过减压阀(22)连接气瓶(23)；所述岩心中有裂缝(6)，岩心轴向中心有模拟井眼(7)，所述模拟井眼(7)是在岩心中央钻一条等径竖直孔，孔深贯穿整个岩心，在岩心上部端盖以井眼为中心，分布9个深入岩心的钻孔，钻孔内有电阻探头(16)，电阻探头连接压力传感器(18)，电阻探头与压力传感器均连接数据采集系统(17)；所述模拟井眼(7)连接工作液循环系统，所述工作液循环系统包括阀门(9)、液压表(10)、计量泵(11)、流量表(12)、水箱(13)、背压阀(19)、气液分离器(20)，井眼下端依次连接阀门(9)、液压表(10)、计量泵(11)、流量表(12)和水箱(13)，井眼上端通过背压阀(19)连接气液分离器(20)，气液分离器连接水箱，气液分离器还连有气体流量计(21)。...

【技术特征摘要】
1.模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，由釜体(4)、岩心(1)、裂缝(6)、
模拟井眼(7)、增压胶囊(3)、电动液压缸一(14-A)、电动液压缸二(14-B)、电动液压
泵一(15-A)、电动液压泵二(15-B)、气瓶(23)、电阻探头(16)、压力传感器(18)、
数据采集系统(17)、工作液循环系统组成，其特征在于，所述釜体(4)内装有岩心(1)，
岩心周围包裹增压胶囊(3)，增压胶囊和釜体间存在空腔(8)，釜体上有轴压注入口、围
压注入口以及进气口，轴压注入口连接电动液压缸二(14-B)和电动液压泵二(15-B)，
围压注入口连接电动液压缸一(14-A)和电动液压泵一(15-A)，进气口通过减压阀(22)
连接气瓶(23)；所述岩心中有裂缝(6)，岩心轴向中心有模拟井眼(7)，所述模拟井眼
(7)是在岩心中央钻一条等径竖直孔，孔深贯穿整个岩心，在岩心上部端盖以井眼为中
心，分布9个深入岩心的钻孔，钻孔内有电阻探头(16)，电阻探头连接压力传感器(18)，
电阻探头与压力传感器均连接数据采集系统(17)；所述模拟井眼(7)连接工作液循环系
统，所述工作液循环系统包括阀门(9)、液压表(10)、计量泵(11)、流量表(12)、水
箱(13)、背压阀(19)、气液分离器(20)，井眼下端依次连接阀门(9)、液压表(10)、
计量泵(11)、流量表(12)和水箱(13)，井眼上端通过背压阀(19)连接气液分离器(20)，
气液分离器连接水箱，气液分离器还连有气体流量计(21)。
2.如权利要求1所述的模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，其特征在于，所
述在岩心上部端盖以井眼(7)为中心，分布9个深入岩心的钻孔，所述钻孔在同一水平
面上的连线成漩涡状，每个钻孔与井眼中心的径向距离按照对数分布，每个钻孔深度等距
离递减。
3.如权利要求1所述的模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置，其特征在于，所
述岩心周向外边界裹一层可拆除的滤网(2)，滤网拆除则气体直接从裂缝(6)内流进模
拟井眼(7)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皋，杨旭，曾辉，孟英峰，陈一健，蒋祖军，孙勇，王希勇，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51