水平井分段压裂模拟井筒、其实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水平井分段压裂模拟井筒、其实验装置及实验方法，涉及油气田增产措施技术领域，用于实现不同压裂段数、段间距条件下的裂缝扩展模拟。本发明专利技术的水平井分段压裂模拟井筒，包括外部模拟井筒、内部密封桥塞以及注入连接管线，采用模块化组装，各井筒组装方便实用，能进行不同压裂段数、段间距条件下的裂缝扩展模拟。因此本发明专利技术的模拟井筒更加接近真实模拟井筒与压裂过程，压裂井筒的射孔模拟可进行螺旋射孔、定向射孔和限流射孔模拟，能够方便的进行各种类型的射孔参数模拟。方便的进行各种类型的射孔参数模拟。方便的进行各种类型的射孔参数模拟。

【技术实现步骤摘要】
水平井分段压裂模拟井筒、其实验装置及实验方法


[0001]本专利技术涉及油气田增产措施
，特别地涉及一种水平井分段压裂模拟井筒、其实验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]随着勘探开发技术的不断进步，非常规油气储层的开发力度越来越大。对于非常规油气储层，水平井分段压裂改造为重要的增产手段，是实现其经济高效开发的主要措施。水平井分段压裂改造设计与施工过程中，依据水平井井眼轨迹周围储层含油气性、可压裂性和地应力等特征，将水平井分成若干个压裂段，力争压裂改造过程中形成多条压裂裂缝，增大压裂改造体积。水平井压裂改造过程中，压裂裂缝形态对压裂改造效果具有重要影响，压裂裂缝扩展形态与储层特征、天然裂缝、射孔段数与段间距、压裂改造规模等相关。室内实验和数值模拟为研究水力压裂裂缝扩展的重要手段，其中室内实验能够直观的观测压裂裂缝扩展特征，国内外针对水平井压裂改造进行大量的实验仪器研发和实验测试研究，形成了不同类型的实验仪器，研究了岩性、地应力、施工参数、射孔参数等对压裂裂缝扩展的影响。
[0003]国内外针对压裂改造裂缝扩展物理模拟实验进行了大量的仪器研究与实验测试，经过调研发现，现有的实验仪器和测试方法具有以下特点：(1)射孔模拟难度大。现有的实验仪器的实验试件一般为30
‑
50cm立方体或长方体，根据相似准则，实验井筒的尺寸较小，小尺度井筒条件下，射孔孔眼加工难度大。因此，实验模拟井筒考虑射孔难度大，特别是实际压裂改造过程中螺旋射孔方式很难通过实验模拟。(2)分段压裂模拟难度大。现有的实验仪器的模拟井筒主要为单段单簇或单段多簇实验测试，受限于模拟井筒的尺寸和实验测试成本，模拟井筒分段压裂的封隔部件加工难度大，大部分实验仪器的模拟井筒无法考虑分段封隔。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水平井分段压裂模拟井筒、其实验装置及实验方法，用于实现不同压裂段数、段间距条件下的裂缝扩展模拟。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种水平井分段压裂模拟井筒，包括：
[0006]外部模拟井筒，其用于模拟压裂改造与实际生产中使用的套管；
[0007]内部密封桥塞，其设置在所述外部模拟井筒中，其用于封隔至少部分外部模拟井筒；以及
[0008]注入连接管线，其插入所述外部模拟井筒中并与所述内部密封桥塞相连通，用于泵入实验用流体；
[0009]其中，所述外部模拟井筒包括上部模拟井筒、底部射孔模拟井筒以及设置在上部模拟井筒之间的至少一个中间射孔井筒，所述中间射孔井筒的直径与所述上部模拟井筒的直径相同以实现模块化组装。
[0010]在一个实施方式中，所述上部模拟井筒、所述中间射孔井筒和所述底部射孔模拟井筒上均设置有沿各自的径向的孔眼。
[0011]在一个实施方式中，所述孔眼中密封地粘结有薄壁管以形成射孔孔眼，所述薄壁管上沿其长度方向设置有十字槽，所述十字槽的深度至少是所述薄壁管的60％。
[0012]在一个实施方式中，所述射孔孔眼按照包括螺旋射孔、定向射孔或限流射孔中的一种或几种分布方式进行。
[0013]在一个实施方式中，所述上部模拟井筒、所述中间射孔井筒和所述底部射孔模拟井筒的外壁上均设置有至少第一环形槽。
[0014]在一个实施方式中，所述上部模拟井筒的上端设置有用于固定连接所述注入连接管线的密封连接件，所述上部模拟井筒的下端与所述中间射孔井筒的上端通过螺纹相连，所述中间射孔井筒的下端与所述底部射孔模拟井筒的上端通过螺纹相连。
[0015]在一个实施方式中，所述内部密封桥塞包括桥塞管，所述桥塞管的上端与所述注入连接管线相连，
[0016]所述桥塞管的外壁上下两端各设置有至少一个用于安装密封圈的第二环形槽，所述桥塞管的中间部分设置有沿其径向设置的至少一个密封桥塞孔眼。
[0017]根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供一种包括上述的水平井分段压裂模拟井筒的实验装置，还包括：
[0018]将所述水平井分段压裂模拟井筒胶结在内的实验试件；
[0019]用于对所述实验试件进行主应力加载的加载装置；以及
[0020]用于向所述注入连接管线中泵入实验用流体的注入装置；
[0021]其中，所述加载装置包括分别沿所述实验试件的三个方向加载的加载挡板。
[0022]在一个实施方式中，所述加载装置还包括控制系统以及与所述控制系统电性连接的三向主应力加载注入泵，所述三向主应力加载注入泵分别与所述加载挡板连接。
[0023]在一个实施方式中，所述加载挡板上设置有用于进行声发射监测的声发射探头。
[0024]在一个实施方式中，所述注入装置包括实验流体注入泵以及连接所述实验流体注入泵与所述注入连接管线的液体注入管线，所述液体注入管线上还设置有中间容器。
[0025]根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供一种上述的水平井分段压裂模拟井筒的实验方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1：确定实验过程中的压裂顺序；
[0027]步骤2：根据压裂顺序，将所述内部密封桥塞移动至所述外部模拟井筒中相应的位置；
[0028]步骤3：向所述注入连接管线中泵入实验用流体，直至压裂裂缝延伸至实验试件边界或延伸进入其他压裂段裂缝；
[0029]步骤3：单段实验完成后，移动所述内部密封桥塞至下个射孔段的位置，并重复步骤3直至全部压裂段完成实验测试；
[0030]步骤4：观测实验试件端面的裂缝扩展情况，进行裂缝扩展的CT扫描以明确试件内部的裂缝扩展情况，并观测实验试件的裂缝扩展规律和裂缝的延伸情况
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点在于，采用模块化组装，各井筒组装方便实用，能进行不同压裂段数、段间距条件下的裂缝扩展模拟。因此本专利技术的模拟井筒更加接近真实
模拟井筒与压裂过程，压裂井筒的射孔模拟可进行螺旋射孔、定向射孔和限流射孔模拟，能够方便的进行各种类型的射孔参数模拟，从而为水力压裂射孔参数、分簇参数、施工参数和压裂材料优化等提供基础参数和技术支撑。
附图说明
[0032]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。
[0033]图1是本专利技术的实施例中水平井分段压裂模拟井筒的轴向剖视图；
[0034]图2是本专利技术的实施例中水平井分段压裂模拟井筒的实验装置的结构示意图。
[0035]附图标记：
[0036]1‑
注入连接管线；2
‑
密封连接件；3
‑
上部模拟井筒；
[0037]4,7,9,13,15,23
‑
第一环形槽；
[0038]5,10,18
‑
孔眼；
[0039]6,11,19
‑
射孔孔眼；
[0040]8,14
‑
螺丝扣；
[0041]12
‑
中间射孔模拟井筒；16,22
‑
密封圈；17
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，包括：外部模拟井筒，其用于模拟压裂改造与实际生产中使用的套管；内部密封桥塞，其设置在所述外部模拟井筒中，其用于封隔至少部分外部模拟井筒；以及注入连接管线，其插入所述外部模拟井筒中并与所述内部密封桥塞相连通，用于泵入实验用流体；其中，所述外部模拟井筒包括上部模拟井筒、底部射孔模拟井筒以及设置在上部模拟井筒之间的至少一个中间射孔井筒，所述中间射孔井筒的直径与所述上部模拟井筒的直径相同以实现模块化组装。2.根据权利要求1所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述上部模拟井筒、所述中间射孔井筒和所述底部射孔模拟井筒上均设置有沿各自的径向的孔眼。3.根据权利要求2所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述孔眼中密封地粘结有薄壁管以形成射孔孔眼，所述薄壁管上沿其长度方向设置有十字槽，所述十字槽的深度至少是所述薄壁管的60％。4.根据权利要求3所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述射孔孔眼按照包括螺旋射孔、定向射孔或限流射孔中的一种或几种分布方式进行。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述上部模拟井筒、所述中间射孔井筒和所述底部射孔模拟井筒的外壁上均设置有至少第一环形槽。6.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述上部模拟井筒的上端设置有用于固定连接所述注入连接管线的密封连接件，所述上部模拟井筒的下端与所述中间射孔井筒的上端通过螺纹相连，所述中间射孔井筒的下端与所述底部射孔模拟井筒的上端通过螺纹相连。7.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的水平井分段压裂模拟井筒，其特征在于，所述内部密封桥塞包括桥塞管，所述桥塞管的上端与所述注入连接管线相连，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘林华，王海波，李凤霞，贺甲元，董涛，李小龙，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：