地层模拟设备及地层裂缝的测试方法技术

本发明专利技术提供一种地层模拟设备及地层裂缝的测试方法，其中，该地层模拟设备包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，该裂缝部包括第一端和第二端，该裂缝部除该第一端和该第二端外闭合，内部具有连通该第一端和该第二端的裂缝；该井筒与该第一端连接，该井筒用于容置流体；该地层筒与该第二端连接，该地层筒用于容置气体；该井筒与该第一端之间设置有开关；本发明专利技术可通过模拟待测地层裂缝，确定钻井或封堵裂缝时，参考的最佳流体，对现场的钻井或封堵施工起到了一定的指导作用，有效避免实际施工过程中由于气体与流体的置换，所发生的气侵、井涌、井喷等井下安全事故。

【技术实现步骤摘要】
地层模拟设备及地层裂缝的测试方法
本专利技术涉及石油开采
，尤其涉及一种地层模拟设备及地层裂缝的测试方法。
技术介绍
钻井时，井筒内充满钻井液用以辅助钻头进行钻井；在封堵地层裂缝时，井筒内充满封堵浆用以进行裂缝封堵。无论是钻井还是封堵裂缝，当钻头钻进气层时，气层中的气体就会侵入钻井液或封堵浆等流体中。尤其是裂缝型的天然气层，内含有大量气体，当钻头钻进地层内的裂缝时，裂缝内的天然气将会与流体接触，并且一部分天然气侵入到流体内，发生相互置换的过程，进而通过流体进入到井筒内，发生气侵、井涌、井喷等井下安全事故。然而，实际作业中，工作人员无法直接观测到钻井或封堵过程中，气体与流体的置换过程，往往根据工作人员的经验进行判断和操作。然而直接通过经验进行判断容易出现错误，产生安全隐患。
技术实现思路
本专利技术提供一种地层模拟设备及地层裂缝的测试方法，以模拟实际钻井或封堵过程中气体与流体的置换过程，避免判断错误引起的事故。本专利技术提供一种地层模拟设备，包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，所述裂缝部包括第一端和第二端，所述裂缝部除所述第一端和所述第二端外闭合，内部具有连通所述第一端和所述第二端的裂缝；所述井筒与所述第一端连接，所述井筒用于容置流体；所述地层筒与所述第二端连接，所述地层筒用于容置气体；所述井筒与所述第一端之间设置有开关；所述开关在关闭状态下，所述地层筒中的气体通过所述第二端进入所述裂缝部的裂缝内，使得所述裂缝部的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；所述开关在打开状态下，所述井筒内的流体通过所述第一端进入所述裂缝部的裂缝内。进一步的，所述裂缝部包括至少两块相对设置的裂缝板，至少一块裂缝板为透明材质。可选的，所述裂缝板之间设置有调节部，所述调节部通过调节所述裂缝板之间的距离，调节所述裂缝的宽度。可选的，所述井筒还与空压机的输出端连接；所述空压机的输出端还与所述地层筒连接，以控制所述地层筒输出的气体压力与所述待测地层内的气体压力的差值在预设范围内。可选的，所述第一端与所述井筒间设置有第一压力表，所述第一压力表用于检测所述井筒输出的流体压力。可选的，所述第二端与所述地层筒间设置有第二压力表，所述第二压力表用于检测所述地层筒输出的气体压力。可选的，所述空压机的输出端还设置有稳压器，所述稳压器用于稳定所述空压机的输出压力。可选的，所述空压机的输出端与所述稳压器之间还设置有调节阀，所述调节阀用于调节所述空压机的输出压力。可选的，所述调节阀还连接有控制器，所述控制器还与所述第二压力表线连接；所述控制器用于根据所述第二压力表采集到的压力信号控制所述调节阀调节所述空压机的输出压力。本专利技术还提供一种地层裂缝的测试方法，所述方法适用于地层模拟设备，所述地层模拟设备包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，所述裂缝部包括第一端和第二端，所述裂缝部除所述第一端和所述第二端外闭合，内部具有连通所述第一端和所述第二端的裂缝；所述井筒与所述第一端连接，所述地层筒与所述第二端连接，所述井筒与所述第一端之间设置有开关；所述方法包括：向所述井筒内注入流体，向所述地层筒内注入气体；关闭所述开关，使所述地层筒内的气体通过所述第二端进入到所述裂缝部的裂缝内，使得所述裂缝部的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；打开所述开关，使得所述井筒内的流体进入到所述裂缝部的裂缝内。本专利技术提供一种地层模拟设备及地层裂缝的测试方法，其中地层模拟设备可包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，该裂缝部包括第一端和第二端，该裂缝部除该第一端和该第二端外闭合，内部具有连通该第一端和该第二端的裂缝；该井筒与该第一端连接，该井筒用于容置流体；该地层筒与该第二端连接，该地层筒用于容置气体；该井筒与该第一端之间设置有开关；该开关在关闭状态下，该地层筒中的气体通过该第二端进入该裂缝内，使得所述裂缝部的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；该开关在打开状态下，该井筒内的流体通过该第一端进入裂缝部的裂缝内；本专利技术提供的地层模拟设备，通过模拟待测地层裂缝，确定钻井或封堵裂缝时，参考的最佳流体，对现场的钻井或封堵施工起到了一定的指导作用，有效避免实际施工过程中由于气体与流体的置换，所发生的气侵、井涌、井喷等井下安全事故。附图说明图1为本专利技术提供的第一种地层模拟设备的示意图；图2为本专利技术提供的第二种地层模拟设备的示意图；图3为本专利技术提供的第三种地层模拟设备的示意图；图4为本专利技术提供的第四种地层模拟设备的示意图；图5为本专利技术提供的第五种地层模拟设备的示意图；图6为本专利技术提供的第六种地层模拟设备的示意图；图7为本专利技术地层裂缝测试方法的流程图。附图标记说明：1-井筒；2-裂缝部；21-第一端；22-第二端；3-地层筒；4-开关；5-空压机；6-第一压力表；7-第二压力表；8-稳压器；9-调节阀；10-控制器。具体实施方式本专利技术提供一种地层模拟设备。图1为本专利技术提供的第一种地层模拟设备的示意图。如图1所示，本专利技术提供的地层模拟设备，包括：井筒1、裂缝部2和地层筒3；其中，裂缝部2包括第一端21和第二端22，裂缝部2除第一端21和第二端22外闭合，内部具有连通第一端21和第二端22的裂缝；井筒1与第一端21连接，井筒1用于容置流体；地层筒3与第二端22连接，地层筒3用于容置气体。井筒1与第一端21之间设置有开关4；开关4在关闭状态下，地层筒3中的气体通过第二端22进入裂缝部2的裂缝内，使得裂缝部2的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；开关4在打开状态下，井筒1内的流体通过第一端21进入裂缝部2的裂缝内。具体的，井筒1用于模拟实际钻井过程或者封堵裂缝过程所使用的井筒。井筒1中所容置的流体例如可以是钻井液或封堵浆等。裂缝部2用于模拟待测地层中的裂缝。该待测地层中的裂缝内的气体压力可大于或等于预设的压力值，该待测地层中的裂缝内的气体可称为高压气体，如高压天然气。因此，用于模拟待测地层中的裂缝的裂缝部2所需通入的气体的压力，可以是根据待测地层内的气体压力确定的。具体地，裂缝部2所需通入的气体的压力与待测地层内的气体压力的差值可以是在预设范围内。例如，裂缝部2所需通入的气体的压力与待测地层内的气体压力可以相同。地层筒3用于模拟待测地层；地层筒3所容置的气体例如可以为天然气。地层筒3中所容置的气体，可通入裂缝部2中。地层筒3中所容置的气体压力可以是根据待测地层内的气体压力确定的。井筒1与第一端21之间设置有开关4；当开关4在关闭状态时，地层筒3向裂缝部2中的裂缝内通入气体，使得裂缝部2的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内。至此，裂缝部2的裂缝便可模拟钻井之前，含有大量气体的待测地层中的裂缝。当开关4在打开状态时，井筒1内的流体可通过第一端21进入裂缝部2的裂缝内，用以模拟的是钻井或者封堵裂缝之前，井筒1内的流体顺着钻头进入待测地层裂缝内。通过地层模拟设备，可确定井筒1内流体和裂缝部2的气体间的置换情况，准确确定井筒1内流体和裂缝部2的气体的平衡压力，并根据该平衡压力确定用于实际用于的最佳的流体压力，继而确定该流体的最佳粘度和/或最佳材质。以钻井液作为流体为例，通过地层模拟设备对待测地层裂缝进行模拟，可确定出用于钻井的钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地层模拟设备，其特征在于，包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，所述裂缝部包括第一端和第二端，所述裂缝部除所述第一端和所述第二端外闭合，内部具有连通所述第一端和所述第二端的裂缝；所述井筒与所述第一端连接，所述井筒用于容置流体；所述地层筒与所述第二端连接，所述地层筒用于容置气体；所述井筒与所述第一端之间设置有开关；所述开关在关闭状态下，所述地层筒中的气体通过所述第二端进入所述裂缝部的裂缝内，使得所述裂缝部的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；所述开关在打开状态下，所述井筒内的流体通过所述第一端进入所述裂缝部的裂缝内。

【技术特征摘要】
1.一种地层模拟设备，其特征在于，包括：井筒、裂缝部和地层筒；其中，所述裂缝部包括第一端和第二端，所述裂缝部除所述第一端和所述第二端外闭合，内部具有连通所述第一端和所述第二端的裂缝；所述井筒与所述第一端连接，所述井筒用于容置流体；所述地层筒与所述第二端连接，所述地层筒用于容置气体；所述井筒与所述第一端之间设置有开关；所述开关在关闭状态下，所述地层筒中的气体通过所述第二端进入所述裂缝部的裂缝内，使得所述裂缝部的裂缝内的气体压力与待测地层内的气体压力的差值在预设范围内；所述开关在打开状态下，所述井筒内的流体通过所述第一端进入所述裂缝部的裂缝内。2.根据权利要求1所述的地层模拟设备，其特征在于，所述裂缝部包括至少两块相对设置的裂缝板，至少一块裂缝板为透明材质。3.根据权利要求2所述的地层模拟设备，其特征在于，所述裂缝板之间设置有调节部，所述调节部通过调节所述裂缝板之间的距离，调节所述裂缝的宽度。4.根据权利要求1所述的地层模拟设备，其特征在于，所述井筒还与空压机的输出端连接；所述空压机的输出端还与所述地层筒连接，以控制所述地层筒输出的气体压力与所述待测地层内的气体压力的差值在预设范围内。5.根据权利要求4所述的地层模拟设备，其特征在于，所述第一端与所述井筒间设置有第一压力表，所述第一压力表用于检测所述井筒输出的流体压力。6.根据权利要求4所述的地层模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹盛礼，杜小勇，吴晓花，冯高猛，曹勇，肖克，黄文鑫，赵新武，龚顺祥，王圣允，王冰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11