防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法，属于油气田开发领域。所述制备装置包括：底座、多个盖板；多个盖板与底座围合形成浇筑腔；在一个盖板上开有螺纹通孔；与所述螺纹通孔匹配的支撑螺栓。本发明专利技术通过前盖板与支撑螺栓的配合，能够有效约束人工井筒的位置，防止人工岩样浇筑过程中出现井筒倾斜、下沉和后退等问题，浇筑成的人工岩样的合格率显著提升，使得人工岩样的制备更加规范、高效、便捷。本发明专利技术提供的人工岩样制备方法可有效提高人工岩样制备的合格率，进而提高压裂实验的准确率。提高压裂实验的准确率。提高压裂实验的准确率。

【技术实现步骤摘要】
防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法


[0001]本专利技术属于油气田开发领域，具体涉及一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法。

技术介绍

[0002]水平井压裂技术是现阶段非常规低渗透油气藏高效开发的主要技术方法之一。但由于对水力裂缝在储层中的扩展规律认识不足，导致此类技术运用效果尚不稳定。
[0003]目前，真三轴压裂物理模拟实验是研究水力裂缝扩展规律最为有效的技术手段之一。通常，水力压裂物理模拟实验所用的岩石样本分为两类：天然岩样和人工岩样。天然岩样由研究储层的露头岩块切割制作而成，人工岩样则是基于实际储层岩石力学性质配置出不同比例的水、水泥和石英砂混凝土浆，并将其注入人工模具中凝固而成。由于前者需赴野外采样，耗时耗力，且部分特殊岩性储层较难采集到满足切割要求的完整露头岩块，使得后者在压裂物理模拟实验中运用的更加广泛。
[0004]然而，采用人工岩样开展压裂实验时，经常会出现因岩样制作不合格而导致实验失败，甚至损坏实验仪器的现象。人工井筒的埋置方法不规范是造成人工岩样制作不合格的主要原因。现阶段常用的人工井筒埋置方法有两种：
[0005](1)预埋法，即在样本浇注过程中把水平井筒放置在已浇注的混凝土岩层上，再继续浇注水泥；
[0006](2)胶封法，在样本浇注完成后，对样本进行钻孔，用胶水固定井筒。
[0007]采用上述两种方法在现有的人工岩样制作装置的基础上实施井筒埋置工作均存在不足之处。第一种方法埋置的人工井筒会因重力作用在未完全凝固的岩样中整体或部分下沉，无法保证井筒处于岩样的中心位置并维持井筒轴线的水平状态，此外不加约束自然放置的方式还具有井筒后移的风险，导致井口端面脱离岩样壁面产生内凹问题，上述情况都会使得井筒无法与实验设备的流体注入口紧密贴合，最终导致实验失败。第二种方法在对浇筑好的人工岩样进行钻孔时可能会诱导岩样内部产生裂缝甚至导致岩样的崩裂，此外还会产生与第一种方法类似问题。
[0008]中国专利公开文献CN108801739A公开了一种人工物理岩心制作方法，其利用石英、水泥、减水剂混合物来模拟天然砂岩岩心的脆性矿物成份；利用黏土材料来模拟天然砂岩岩心的黏土矿物成份，并通过调整石英、水泥、减水剂和黏土材料的配比，使得人工物理岩心在力学性质(包括抗压强度、弹性模量和泊松比)、全岩矿物成份和黏土矿物成分上和天然砂岩一致。其提供了一种通过材料配比制作人工岩样的技术措施，但是并没有涉及对岩样制作过程中井筒的处理方法的优化设计。
[0009]中国公开文献“一种分散泥质胶结疏松砂岩的人工岩样制作新方法”(地球物理学进展、2013年12月)公开了一种分散泥质胶结疏松砂岩的人工岩样制作新方法,并考察了石英粒度、粘土含量、胶结剂用量、压制压力等因素对物性的影响.结果表明,制作的人工岩样在结构上与分散泥质胶结疏松砂岩有很好的相似性,孔喉分选性好,可通过控制石英粒度、
泥质(粘土)含量和制作压力获得期望孔隙度、孔隙结构、渗透率的人工岩样.该方法制作的人工岩样具有惰性好(物理化学性质稳定)、制作成功率高、价格低廉等优点,可为开展相关储层物理性质及其机理的研究提供满意的实验样品。但是，其主要从工艺上提出了提高岩心制作的成功率，并没有涉及对岩样制作过程中井筒的处理方法的优化设计。
[0010]中国公开文献“渤海地区疏松砂岩岩样制备方法”(科学技术与工程、2015年4月)针对渤海地区32
‑
6和36
‑
1油田储层岩样的胶结类型多样性、渗透率差异较大等现有特征，提出了露头岩石制取、人工压制、液压机压制三种方法制取疏松砂岩岩样，并对三种方法获取的疏松岩样进行了渗透率、矿物成分、岩石力学、胶结程度等四方面的测试，与天然储层岩样进行比较，探究了三种方法制取疏松砂岩岩样代替目标区块岩样进行相关实验方法的可行性，其主要针对渤海地区疏松砂岩地层从工艺上提出了提高岩样制备合格率的设计思路，并没有涉及其他地区和对岩样制作过程中井筒的处理方法的优化设计。
[0011]综上所述，目前需要的真三轴压裂物理模拟实验人工岩样的制作装置与方法应具有以下两个特点：
[0012]1.防止人工井筒整体或部分下沉，保证井筒处于人工岩样的中心位置并维持井筒轴线的水平状态；
[0013]2.能有效约束井筒位置，避免井口端面脱离岩样壁面，产生内凹问题
[0014]因此，有必要提出一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法，以有效提高人工岩样制备的合格率。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置与方法，能够有效约束人工井筒位置，防止岩样浇筑过程中出现井筒倾斜、下沉和后退等问题，以有效提高人工岩样制备的合格率。
[0016]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0017]本专利技术的第一个方面，提供了一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，所述制备装置包括：
[0018]底座、多个盖板；多个盖板与底座围合形成浇筑腔；
[0019]在一个盖板上开有螺纹通孔；
[0020]与所述螺纹通孔匹配的支撑螺栓。
[0021]本专利技术的进一步改进在于：
[0022]所述盖板包括：前盖板、左盖板、后盖板、右盖板；
[0023]所述底座位于最下方；
[0024]所述前盖板、后盖板平行设置；
[0025]所述左盖板、右盖板平行设置；
[0026]所述前盖板、后盖板与左盖板、右盖板垂直设置，且盖板均与底座垂直；
[0027]在所述前盖板的中心开有螺纹通孔。
[0028]本专利技术的进一步改进在于：
[0029]在所述螺纹通孔的内侧设置有与其同轴线的圆形凹槽；
[0030]所述圆形凹槽与人工井筒的外径匹配；
[0031]所述圆形凹槽的深度与人工井筒的外凸长度相同。
[0032]本专利技术的进一步改进在于：
[0033]所述支撑螺栓包括连成一体的大头端和与其同轴线设置的支撑段，所述大头端的外径大于支撑段的直径；
[0034]所述支撑段包括依次连接的紧固段和防移动段；
[0035]所述紧固段的外壁上设置有螺纹，该螺纹与所述螺纹通孔内的螺纹匹配；
[0036]所述紧固段的一端与大头端的端面连接，另一端与防移动段的一端连接；
[0037]所述防移动段能够伸入到人工井筒的内腔中。
[0038]本专利技术的进一步改进在于：
[0039]在所述防移动段的外壁上设置有多个与其同轴线的环形凹槽；
[0040]在每个环形凹槽内设置有密封圈。
[0041]优选的，所述防移动段的长度与人工井筒的长度之比不小于1/4。
[0042]本专利技术的进一步改进在于：
[0043]在每个盖板的左、右两侧边及底边上分别设置有连接吊耳；
[0044]在所述底座的边缘上设置有连接吊耳；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：所述制备装置包括：底座、多个盖板；多个盖板与底座围合形成浇筑腔；在一个盖板上开有螺纹通孔；与所述螺纹通孔匹配的支撑螺栓。2.根据权利要求1所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：所述盖板包括：前盖板、左盖板、后盖板、右盖板；所述底座位于最下方；所述前盖板、后盖板平行设置；所述左盖板、右盖板平行设置；所述前盖板、后盖板与左盖板、右盖板垂直设置，且盖板均与底座垂直；在所述前盖板的中心开有螺纹通孔。3.根据权利要求2所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：在所述螺纹通孔的内侧设置有与其同轴线的圆形凹槽；所述圆形凹槽与人工井筒的外径匹配；所述圆形凹槽的深度与人工井筒的外凸长度相同。4.根据权利要求2所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：所述支撑螺栓包括连成一体的大头端和与其同轴线设置的支撑段，所述大头端的外径大于支撑段的直径；所述支撑段包括依次连接的紧固段和防移动段；所述紧固段的外壁上设置有螺纹，该螺纹与所述螺纹通孔内的螺纹匹配；所述紧固段的一端与大头端的端面连接，另一端与防移动段的一端连接；所述防移动段能够伸入到人工井筒的内腔中。5.根据权利要求4所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：在所述防移动段的外壁上设置有多个与其同轴线的环形凹槽；在每个环形凹槽内设置有密封圈。6.根据权利要求4所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：所述防移动段的长度与人工井筒的长度之比不小于1/4。7.根据权利要求1所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人工岩样制备装置，其特征在于：在每个盖板的左、右两侧边及底边上分别设置有连接吊耳；在所述底座的边缘上设置有连接吊耳；在每个连接吊耳上开有螺纹孔；两个盖板相邻的两侧边上的连接吊耳对齐；盖板底边上的连接吊耳与底座上的连接吊耳对齐；在对齐后的两个连接吊耳的螺纹孔内穿入连接螺栓。8.根据权利要求2所述的防止人工井筒下沉的压裂实验人...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾长贵，许文俊，肖博，王雷，赵彦昕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：