模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，上、下兩根管道之間連通兩個(gè)主井筒，下端的管道左右兩端還連通有加砂管道以及兩個(gè)壓裂液進(jìn)口管道，左側(cè)主井筒設(shè)置有四條左右兩翼長(zhǎng)度不相等的裂縫，右側(cè)的主井筒設(shè)置有四條兩翼長(zhǎng)度相等裂縫，本實(shí)用新型裂縫采用有機(jī)透明玻璃板制作可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可視化，助于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和砂堤形態(tài)的影像拍攝；通過(guò)調(diào)整裂縫的位置，改變左右兩翼裂縫的長(zhǎng)度，排布形成各種布縫方式，豐富了實(shí)驗(yàn)方案形成了與常規(guī)認(rèn)識(shí)的對(duì)稱裂縫所不同的新思路；改變同側(cè)裂縫之間的距離，研究不同縫間距下支撐劑運(yùn)移規(guī)律；調(diào)整實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的砂比、支撐劑類型等可控因素，模擬在不同的施工參數(shù)下支撐劑的充填特征。
【專利說(shuō)明】
模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣田勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，水平井分段壓裂產(chǎn)生不對(duì)稱雙翼裂縫后，模擬縫內(nèi)支撐劑充填和沉降規(guī)律的模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，針對(duì)一定條件下攜砂進(jìn)入非均勻裂縫結(jié)構(gòu)中支撐劑的運(yùn)移規(guī)律，這對(duì)提高壓裂效果有重要的意義。
技術(shù)背景
[0002]隨著世界優(yōu)質(zhì)石油資源逐漸匱乏，低滲透油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)顯得更加必要。水力壓裂作為一項(xiàng)開(kāi)發(fā)油田的增產(chǎn)措施，極大的促進(jìn)了低滲油氣田的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。當(dāng)今針對(duì)水平井的壓裂改造主要是利用膨脹式封隔器或者可鉆式橋塞等工具以及水力噴砂等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)分段壓裂的。每段壓裂后產(chǎn)生一條高導(dǎo)流能力的裂縫，擴(kuò)大了泄油面積，大幅度的提高了油田的采收率。
[0003]隨著水平井分段壓裂技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的專家對(duì)壓裂后產(chǎn)生的雙翼裂縫形態(tài)的認(rèn)識(shí)由開(kāi)始的對(duì)稱等長(zhǎng)分布轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?duì)稱不等長(zhǎng)分布的非均勻的布縫模型。因?yàn)樵谑┕?shù)變化、儲(chǔ)層的非均質(zhì)性等因素的影響下，壓裂施工后形成的雙翼裂縫的形態(tài)也各不相同。在一定的地應(yīng)力、低孔、低滲、低導(dǎo)流能力的地層中，水力壓裂后產(chǎn)生的主裂縫相對(duì)于井筒不是對(duì)稱分布的，會(huì)錯(cuò)開(kāi)一定的距離，并且兩翼裂縫的長(zhǎng)度也會(huì)出現(xiàn)不相等的情況。在左右兩翼裂縫的總縫長(zhǎng)相等條件下，改變裂縫的位置和左右兩側(cè)裂縫的長(zhǎng)度，最終的支撐劑的充填和鋪置情況也有所不同，導(dǎo)致壓裂施工后水平井的單井產(chǎn)量和采收率差異較大。
[0004]針對(duì)以上現(xiàn)象，目前主要是利用油藏的數(shù)模軟件來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，但是缺乏驗(yàn)證性的實(shí)體裝置來(lái)進(jìn)行分析，因此研究不同的布縫方式下支撐劑的充填和沉降規(guī)律非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，目的在于兩口水平井平行分布時(shí)，在充分考慮避免應(yīng)力正向相交的交錯(cuò)式布縫方式的基礎(chǔ)上，提供一種根據(jù)不對(duì)稱布縫方式下支撐劑在裂縫中的鋪置狀態(tài)來(lái)代表最終的支撐效果，預(yù)測(cè)每種布縫形態(tài)下的油氣田產(chǎn)量的一種評(píng)價(jià)方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，包括上、下兩根管道7，上、下兩根管道7之間連通兩個(gè)主井筒4-1、4_2構(gòu)成回路，下端的管道7左右兩端還連通有加砂管道2以及兩個(gè)壓裂液進(jìn)口管道1，所述的壓裂液的進(jìn)口管道I另一端與外部的壓裂液儲(chǔ)蓄池相連通，所述的加砂管道2另一端與外部的儲(chǔ)砂容器相溝通，下端的管道7內(nèi)部固定有擋板3，左側(cè)主井筒4-2上設(shè)置有四條左右兩翼長(zhǎng)度不相等的裂縫5-1，右側(cè)的主井筒4-1的相同位置處連接有四條兩翼長(zhǎng)度相等裂縫5-2，在上端的管道7內(nèi)與兩個(gè)主井筒4-1、4-2的連接位置設(shè)置有控制流體進(jìn)出的開(kāi)關(guān)閥門6。
[0008]所述的長(zhǎng)度不相等的裂縫5-1和長(zhǎng)度相等裂縫5-2為有機(jī)玻璃平行板構(gòu)成，有機(jī)玻璃平行板的抗壓能力小于等于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
[0009]所述的兩個(gè)主井筒4-1、4_2每個(gè)筒身上設(shè)置有至少4組裂縫接口8，裂縫接口的間距為20cm。
[0010]所述的壓裂液的進(jìn)口管道I和加砂管道2的入口處分別設(shè)置有壓力表和閥門開(kāi)關(guān)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同布縫方式下壓裂水平井的產(chǎn)量都是基于油藏?cái)?shù)值模擬條件下進(jìn)行預(yù)測(cè)的，而支撐劑在裂縫中的充填和鋪置是影響裂縫導(dǎo)流能力的關(guān)鍵因素。針對(duì)以上問(wèn)題，尤其缺少必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該實(shí)用新型下的模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律的物理模型，采用有機(jī)透明玻璃板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可視化，助于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和砂堤形態(tài)的影像拍攝;通過(guò)調(diào)整裂縫的位置，改變左右兩翼裂縫的長(zhǎng)度，排布形成五種布縫方式，豐富了實(shí)驗(yàn)方案形成了與常規(guī)認(rèn)識(shí)的對(duì)稱裂縫所不同的新思路;改變同側(cè)裂縫之間的距離，研究不同縫間距下支撐劑運(yùn)移規(guī)律;調(diào)整實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的砂比、支撐劑類型等可控因素，模擬在不同的施工參數(shù)下支撐劑的充填特征。最后根據(jù)試驗(yàn)后的砂堤形態(tài)對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析，對(duì)各因素進(jìn)行敏感性排序，使得實(shí)驗(yàn)最后的結(jié)論的可信度更高。本實(shí)用新型對(duì)水平井分段壓裂增產(chǎn)研究和現(xiàn)場(chǎng)工藝具有一定的參考意義。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是裂縫左右長(zhǎng)度不等時(shí)的布置方式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是裂縫布置方式結(jié)構(gòu)示意圖，裂縫布置每?jī)山M形式相同。
[0015]圖4是裂縫布置方式結(jié)構(gòu)示意圖，相鄰兩個(gè)裂縫布置形式不同。
[0016]具體實(shí)施方法
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)論述。
[0018]如圖1，一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，包括上、下兩根管道7，上、下兩根管道7之間連通兩個(gè)主井筒4-1、4_2構(gòu)成回路，下端的管道7左右兩端還連通有加砂管道2以及兩個(gè)壓裂液進(jìn)口管道I，所述的壓裂液的進(jìn)口管道I另一端與外部的壓裂液儲(chǔ)蓄池相連通，所述的加砂管道2另一端與外部的儲(chǔ)砂容器相溝通，下端的管道7內(nèi)部固定有擋板3，左側(cè)主井筒4-2上設(shè)置有四條左右兩翼長(zhǎng)度不相等的裂縫5-1，為了形成對(duì)照試驗(yàn)在右側(cè)的主井筒4-1的相同位置處連接有四條兩翼長(zhǎng)度相等裂縫5-2，在上端的管道7內(nèi)與兩個(gè)主井筒4-1、4-2的的連接位置設(shè)置有控制流體進(jìn)出的開(kāi)關(guān)閥門6。
[0019]所述的長(zhǎng)度不相等的裂縫5-1和長(zhǎng)度相等裂縫5-2均為有機(jī)玻璃平行板構(gòu)成，有機(jī)玻璃平行板的抗壓能力小于等于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。有機(jī)玻璃的優(yōu)點(diǎn):1.通透性好便于跟蹤實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)展和后期結(jié)果的分析;2.有利于該實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的長(zhǎng)期維護(hù)和清理。
[0020]本實(shí)用新型中所有的管道材質(zhì)為目前現(xiàn)場(chǎng)常用的N-80鋼級(jí)的管道規(guī)格，內(nèi)徑121.4mm，外徑為139.7mm，壁厚9.17mm,管體屈服強(qiáng)度為2073KN，擠毀壓力為60.9MPa。
[0021]所述的兩個(gè)主井筒4-1、4_2每個(gè)筒身上設(shè)置有至少4組裂縫接口8，裂縫接口的間距為20cm，可以將兩翼裂縫玻璃板左右對(duì)應(yīng)的安裝在不同的接口處，以實(shí)現(xiàn)裂縫間距的變化。自由調(diào)整4-2中左右兩翼裂縫的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)4種不規(guī)則布縫方式如圖1、圖2所示，模擬在不同分布形式下攜砂液在裂縫中的運(yùn)移沉降規(guī)律以及最終的砂堤形態(tài)。
[0022]所述的壓裂液的進(jìn)口管道I和加砂管道2的入口處分別設(shè)置有壓力表和閥門開(kāi)關(guān)；常規(guī)的加砂壓裂工藝都是在地面上將壓裂液和支撐劑在混砂罐內(nèi)混合好后，一起通過(guò)連續(xù)油管或者壓裂管柱進(jìn)入目的層進(jìn)行實(shí)施作業(yè)，因此一旦開(kāi)始施工砂比濃度是一定的。本實(shí)用新型采用壓裂液的進(jìn)口管道I和加砂管道2將壓裂液和支撐劑分開(kāi)運(yùn)輸，在匯合處實(shí)現(xiàn)混合。改變加砂管道的砂濃度和壓裂液管道中的排量，實(shí)現(xiàn)不同砂比濃度下的模擬實(shí)驗(yàn)。
[0023]每條裂縫的末端都連接有管道，并且通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門控制液體的進(jìn)出，方便最后實(shí)驗(yàn)結(jié)束后縫內(nèi)的清砂工作和設(shè)備的清洗工序。
[0024]參照?qǐng)D2、圖3、圖4，所述左右兩翼主裂縫的長(zhǎng)度有三種類型分別為圖2中所示的5-3 80cm,5-2 130cm,5-1 50cm，縫高均為15cm。由于目前現(xiàn)場(chǎng)的壓裂施工后形成的裂縫的寬度為l-10mm，以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中支撐劑在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)快速的充填整個(gè)裂縫裝置，影響最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此最后確定的寬度均為10mm。
[0025]本實(shí)用新型的工作方法如下:
[0026]1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求優(yōu)選支撐劑的類型，并將儲(chǔ)砂器中的支撐劑栗入兩個(gè)加砂管道2中；
[0027]2.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案所需的壓裂液，通過(guò)栗將儲(chǔ)蓄池中的液體通入兩個(gè)壓裂液的進(jìn)口管道I內(nèi)；
[0028]3.上述壓裂液和支撐劑在進(jìn)入井筒口前端均勻混合，形成攜砂液;根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)改變加砂管道的砂濃度和壓裂液管道中的排量，實(shí)現(xiàn)不同砂比濃度下分階段射入地層后進(jìn)行壓裂的模擬實(shí)驗(yàn)。
[0029]4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)行攝像記錄下水平井分段壓裂不規(guī)則布縫方式下即長(zhǎng)度不相等的裂縫5-1中的支撐劑沉降和運(yùn)移過(guò)程，最后拍攝下不同布縫方式下所形成的砂堤形態(tài);觀察長(zhǎng)度相等裂縫5-2中的情況，兩者差異進(jìn)行對(duì)比，并且分析原因。
[0030]5.結(jié)束實(shí)驗(yàn)后，打開(kāi)裂縫末端口連接的管道閥門和主井筒末端的開(kāi)關(guān)閥門，清洗裂縫中的砂粒。關(guān)閉閥門，最后通入清水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備中檢查裝置的密封性和完整性，確認(rèn)設(shè)備完好后，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括上、下兩根管道(7)，上、下兩根管道(7)之間連通兩個(gè)主井筒(4-1、4-2)構(gòu)成回路，下端的管道(7)左右兩端還連通有加砂管道(2)以及兩個(gè)壓裂液進(jìn)口管道(I)，所述的壓裂液的進(jìn)口管道(I)另一端與外部的壓裂液儲(chǔ)蓄池相連通，所述的加砂管道(2)另一端與外部的儲(chǔ)砂容器相溝通，下端的管道(7)內(nèi)部固定有擋板(3)，左側(cè)主井筒(4-2)上設(shè)置有四條左右兩翼長(zhǎng)度不相等的裂縫(5-1)，右側(cè)的主井筒(4-1)的相同位置處連接有四條兩翼長(zhǎng)度相等裂縫(5-2)，在上端的管道(7)內(nèi)與兩個(gè)主井筒(4-1)、(4-2)的連接位置設(shè)置有控制流體進(jìn)出的開(kāi)關(guān)閥門(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的長(zhǎng)度不相等的裂縫(5-1)和長(zhǎng)度相等裂縫(5-2)為有機(jī)玻璃平行板構(gòu)成，有機(jī)玻璃平行板的抗壓能力小于等于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的兩個(gè)主井筒(4-1、4-2)每個(gè)筒身上設(shè)置有至少4組裂縫接口(8)，裂縫接口的間距為20cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬不對(duì)稱布縫內(nèi)支撐劑沉降規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的壓裂液的進(jìn)口管道(I)和加砂管道(2)的入口處分別設(shè)置有壓力表和閥門開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】E21B43/267GK205605192SQ201620094892
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】周德勝, 周媛, 劉安邦, 趙超能, 惠峰, 馮滿云
【申請(qǐng)人】西安石油大學(xué)