一种用于定面射孔岩石试样的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，其包括：根据岩石试样中定面射孔的参数通过3D打印机直接得到多簇定面射孔装配模型，定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，沿射孔孔道方向钻取井筒壁孔眼；向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶型芯材料；可溶型芯材料硬化后拆除定面射孔装配模型；井筒钢管放入岩石试样成型模具中，浇筑成型并进行恒温恒湿养护后，向井筒钢管内注入循环水洗剂，将射孔处可溶型芯材料溶解，得到定面射孔岩石试样。保证了定面射孔孔道之间的夹角，孔道与井筒轴线之间夹角与设计方案一致，以准确符合实际工程的情况，可灵活对射孔孔道的形状、尺度、间距等关键参数进行设定。

Method for preparing rock sample with fixed surface perforation

The invention discloses a method for preparing fixed surface perforation of rock specimen includes: according to the parameters of surface perforation in the rock specimen by 3D printer directly from the multi cluster perforation with fixed surface assembly model, assembly model is fixed on the fixed surface perforating wellbore along the outer surface of the pipe, the perforation hole direction of drilling shaft wall perforation; to the perfusion soluble perforating hole fixed surface perforation assembly model of inner core material; soluble core material hardening after the removal of fixed surface perforating assembly model; shaft steel pipe in rock specimen mold, pouring and curing temperature and humidity after injection of circulating water washing agent to the shaft tube, the perforation of soluble core material dissolved fixed surface rock samples obtained, perforation. The angle between the fixed surface perforation hole, hole and shaft angle between axis and design, in order to accurately conform to the project actual situation, flexible shape, size, spacing and other key parameters on the perforation hole is set.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气藏开发中物理模拟实验的
，尤其涉及一种用于定面射孔岩石试样的制备方法。
技术介绍
油气藏开发过程中，射孔是井筒与储集层之间的导引荷载通道，作为勘探开发的“临门一脚”，在提高储量动用率及采收率中的作用日渐突出。射孔与致密储层压裂改造相配合从而获得更高的油气井产能，是当今射孔新技术的主要研究方向。定面射孔是针对致密储层水力压裂改造的而产生一种新型完井措施。与常规射孔螺旋布弹方式不同，定面射孔采用分簇布弹，每簇3发超大孔径射孔弹，通过调整射孔弹的布弹方式使射流方向形成扇面，进而在井筒轴向同一横截面产生多个射孔孔道，改变近井筒的地应力分布，以控制近井筒裂缝的走向。为了探究定面射孔对近井筒水力压裂裂缝形态的影响机理，需要在实验室中进行大尺度水力压裂模拟实验。目前关于含定面射孔的岩石试样制作是一个难点，成为制约定面射孔岩石实验研究进步的瓶颈。采用射孔枪对浇筑好的水泥试样射孔，射孔后样品容易破碎，无法进行下步压裂实验；采用硬壳纸卷等介质形成射孔孔道形态的浇筑岩石试样，由于介质与孔道的界面效应，影响水力压裂实验裂缝的起裂及扩展。目前国内相关水力压裂物理模拟实验的射孔装置及方法的研究现状如下：公开号为CN104563978A的中国专利技术专利申请，公开了一种用于水力压裂物理模拟实验的射孔装置及方法，该方法用可溶性的固体材料从侧壁带有贯穿开孔的钢管中固定，待模型材料凝固成型后，用将可溶性固体材料溶解，形成联通井筒和模型材料的射孔孔道，该方法是将可溶性固体从侧面贯穿井筒钢管，然后形成相应射孔。定面射孔要求分簇布弹，每簇3发射孔弹，一发射孔弹的轴线垂直于射孔装置所在井筒轴线，其余射孔弹的轴线与井筒轴线呈预定的角度。上述过程需要预先在钢管上穿孔，然后再将可溶性固体贯穿在钢管上，可见，采用上述方法无法实现岩石试样中对3个射孔弹与井筒轴线的不同角度进行调整，也无法实现对定面射孔的精准控制。公开号为CN105178922A的中国专利技术专利申请，公开了一种用于水力压力物理模拟试验的射孔完井方法，该方法用可弯折的韧性细条状材料从井筒一端伸入，从射孔处弯折伸出，待岩样试样达到预设强度时抽拔出韧性细条状材料，获得以射孔完井方式制备的模型。由于定面射孔形成的孔道与井筒轴线呈预定角度，采用上述方法后韧性材料容易与岩样形成钩状锁定，难以拔出，无法对定面射孔不同角度进行有效模拟，并且在拔出韧性材料的过程中，容易损伤射孔，导致射孔数据出现误差，无法实现对定面射孔的精准控制。公开号为CN102778552B的中国专利技术专利申请，公开了一种定向射孔与压裂裂缝转向规律的实验方法，该方法通过在套管内下入水力喷射器实现定向射孔和压裂联作，做过下入水力喷射器在边长为1.5米的大尺度岩心上实现定向射孔。采用上述方法实验费用昂贵，只能进行现场直接测试，且对于通常实验室尺度岩石试样(边长小于0.5m)不具有可操作性，无法重复实验，也无法实现对定面射孔的精准控制。现有射孔岩石力学试样制作方法无法对定面射孔孔道夹角、孔道与井筒轴线夹角、孔道尺寸等参数进行精确控制；并且现有模拟射孔孔道均假设为圆柱形，而现场射孔打靶实验观察射孔孔道存在圆台形及其它非规则几何形状。在进行定面射孔对压裂井近井区域裂缝启裂及扩展形态影响的研究中，必须精准控制定面射孔的角度、孔道尺寸、孔道形态等关键几何参数，从而为现场定面射孔水力压裂提供基础数据和理论参考。因此，通过实验方法研究定面射孔对水力裂缝形态的影响，需要进一步研究定面射孔岩石试样的制作方法。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，能够在浇筑的岩石试样内模拟实际油气井中的定面射孔状态，实现了对定面射孔的精准控制。为解决上述技术问题，本专利技术方案包括：一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，其包括以下步骤：A、根据岩石试样中定面射孔的参数通过3D打印机直接得到多簇定面射孔装配模型；B、将相应定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，并沿射孔孔道方向在井筒钢管壁上钻取孔眼，然后向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶型芯浇筑材料，可溶型芯浇筑材料充填于射孔孔道、孔眼内；C、可溶型芯浇筑材料在空气中干燥硬化后，拆除定面射孔装配模型，在井筒钢管壁上形成用于模拟射孔孔道的可溶性模拟棒；D、将带有可溶性模拟棒的井筒钢管放入岩石试样成型模具中，浇筑适当配比的水泥砂浆、振捣成型，然后再将岩石试样进行恒温恒湿养护；E、向定型后岩石试样中的井筒钢管内注入循环水洗剂，将岩石试样内的可溶性模拟棒溶解，溶解液从井筒钢管口处返排，得到定面射孔岩石试样。所述的制备方法，其中，上述步骤A具体的包括：A1、根据油田现场完井施工中的射孔方案，确定定面射孔岩石试样中的射孔簇数量、射孔间距、射孔之间的夹角、射孔轴线与井筒轴线夹角、射孔孔道形状、射孔孔径以及射孔穿深的参数；A2、将射孔实验设定的参数输入电脑，利用solidworks建模软件建立定面射孔计算机三维数字模型；数字模型中射孔孔道的轴线与井筒轴线夹角，射孔孔道之间夹角按设定数值输入，射孔孔道内径与岩石试样射孔外径一致，井筒处内径尺寸与实验用井筒钢管外径一致，射孔间距、射孔长度、射孔穿深数据、孔道形态与定面射孔实验设定值一致；A3、将步骤A2中建立的定面射孔计算机三维数字模型输出，利用3D打印机设备制作上述定面射孔装配模型。所述的制备方法，其中，上述步骤C具体的还包括：同一簇的可溶性模拟棒在井筒钢管壁上呈螺旋上升状态布置，位于最下方的可溶性模拟棒向井筒钢管上方倾斜，位于中部的可溶性模拟棒呈水平布置，位于最上方的可溶性模拟棒向井筒钢管下方倾斜，同一簇的可溶性模拟棒在空间形成扇面。所述的制备方法，其中，上述步骤C具体的还包括：上述可溶性模拟棒为柱形、圆台形或其它根据现场射孔孔道形态确定的特殊形状。所述的制备方法，其中，上述步骤B具体的包括：上述可溶型浇筑材料的包括硅溶胶粘结剂、云母粉填料与增塑剂，其中所述增塑剂为聚乙烯；所述硅溶胶粘结剂和云母的质量配比为20：80，增塑剂占硅溶胶粘结剂与云母填料总质量的3％。所述的制备方法，其中，上述步骤D具体的包括：岩石试样成型模具为钢模具，其表面平整度≤0.1mm/100mm。所述的制备方法，其中，上述步骤D具体的包括：将岩石试样放入恒温恒湿养护箱，在温度为20±2℃，相对湿度95％以上，定型28天。所述的制备方法，其中，上述步骤E具体的包括：上述循环水洗剂为2％的盐酸水溶液。本专利技术提供的一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，具有如下有益效果：1、保证了定面射孔孔道与井筒轴线之间夹角、射孔孔道之间夹角、孔道形态、孔道尺寸等射孔参数与设计方案一致，制备完成后的岩石试样的射孔空间排布准确符合油田现场实际工程的情况；2、可灵活对射孔孔道的形状、尺度、间距等关键参数进行设定，通过3D打印形成定面射孔装配模型，操作方法简单、灵活高效，装配模型可重复利用，节约了实验成本；3、按定面装配模型孔道方向钻取井筒壁孔眼的方法，确保了井筒壁孔眼的位置、方向与定面射孔设计参数一致，避免了现有含射孔岩石试样制作过程中在井筒壁预先钻取孔眼的缺点。该方法通过建立定面射孔数字化模型，利用3D打印机设备制作装配模型，将装配模型用于实际定面射孔岩石试样加工，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，其包括以下步骤：A、根据岩石试样中定面射孔的参数通过3D打印机直接得到多簇定面射孔装配模型；B、将相应定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，并沿射孔孔道方向在井筒钢管壁上钻取孔眼，然后向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶型芯浇筑材料，可溶型芯浇筑材料充填于射孔孔道、孔眼内；C、可溶型芯浇筑材料在空气中干燥硬化后，拆除定面射孔装配模型，在井筒钢管壁上形成用于模拟射孔孔道的可溶性模拟棒；D、将带有可溶性模拟棒的井筒钢管放入岩石试样成型模具中，浇筑适当配比的水泥砂浆、振捣成型，然后再将岩石试样进行恒温恒湿养护；E、向定型后岩石试样中的井筒钢管内注入循环水洗剂，将岩石试样内的可溶性模拟棒溶解，溶解液从井筒钢管口处返排，得到定面射孔岩石试样。

【技术特征摘要】
1.一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，其包括以下步骤：A、根据岩石试样中定面射孔的参数通过3D打印机直接得到多簇定面射孔装配模型；B、将相应定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，并沿射孔孔道方向在井筒钢管壁上钻取孔眼，然后向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶型芯浇筑材料，可溶型芯浇筑材料充填于射孔孔道、孔眼内；C、可溶型芯浇筑材料在空气中干燥硬化后，拆除定面射孔装配模型，在井筒钢管壁上形成用于模拟射孔孔道的可溶性模拟棒；D、将带有可溶性模拟棒的井筒钢管放入岩石试样成型模具中，浇筑适当配比的水泥砂浆、振捣成型，然后再将岩石试样进行恒温恒湿养护；E、向定型后岩石试样中的井筒钢管内注入循环水洗剂，将岩石试样内的可溶性模拟棒溶解，溶解液从井筒钢管口处返排，得到定面射孔岩石试样。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤A具体的包括：A1、根据油田现场完井施工中的射孔方案，确定定面射孔岩石试样中的射孔簇数量、射孔间距、射孔之间的夹角、射孔轴线与井筒轴线夹角、射孔孔道形状、射孔孔径以及射孔穿深的参数；A2、将射孔实验设定的参数输入电脑，利用solidworks建模软件建立定面射孔计算机三维数字模型；数字模型中射孔孔道的轴线与井筒轴线夹角，射孔孔道之间夹角按设定数值输入，射孔孔道内径与岩石试样射孔外径一致，井筒处内径尺寸与实验用井筒钢管外径一致，射孔间距、射孔长度、射孔穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙峰，贾朋，薛世峰，朱秀星，许文龙，程宇彤，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37