CN103993877B - 径向井压裂测试装置 - Google Patents

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本发明涉及一种径向井压裂测试装置，包括：泵送单元，用于泵送携砂液；透明模拟井筒，入口与泵送单元的出口连接，用于观测沉砂规律；地层模拟管路，入口与透明模拟井筒的出口连接，用于模拟测试不同储层条件下的径向井筒或管柱摩阻；横切缝模拟装置，入口与地层模拟管路的出口连接，用于模拟测试径向井压裂形成的横切缝内的支撑剂沉降规律。本发明在径向井摩阻测试过程中可使用携砂液，且模拟了井壁的粗糙度和压裂液的滤失过程，提高了摩阻测试的精确度和实用性，同时，还可通过透明模拟井筒观测沉砂规律和通过横切缝模拟装置，测试滤失条件下，横切缝内的支撑剂沉降规律。

Description

径向井压裂测试装置
技术领域
本发明涉及石油工程领域，特别是涉及一种径向井压裂测试装置。
背景技术
径向井是指曲率半径远比常规钻井曲率半径更短的一种水平井，通过高压水力喷射钻井，可实现井眼直径2-5cm，长度可达80-150m。径向井适合于开发低渗透油层、薄油层、裂缝性油气层、注水后的“死油区”、岩性圈闭油藏以及压裂效果不好的探井或近井地带污染/堵塞严重的已开发井。但是，在低渗油气藏，仅靠几个径向钻孔沟通，泄油面积不足，油气产量增幅不明显，需要利用增产手段来提高油气井产能，径向井联合水力压裂改造技术(简称径向井压裂)便成为一种选择。
如果井筒沿最小水平地应力方向，径向井压裂过程中，极易在胶结薄弱的径向井某部位起裂形成横切缝，从而径向井孔眼作为沟通井筒和裂缝的通道。由于孔眼内径较小，携砂液摩阻很高，如何减小这种能量消耗，以降低泵压，并使压力传递到更远端地层压开裂缝，就成为了径向井压裂时工艺参数选择的依据。此外，径向井压裂过程中，通过井筒、横切缝内支撑剂沉降规律测试，可优选支撑剂和压裂液，确定合理的施工参数，优化支撑剂在裂缝中的铺置，提高裂缝导流能力。
液体流经管路时由于液体对管壁的摩擦产生摩阻损失。影响液体流动阻力的因素十分复杂，可行的方法是采用试验装置直接测量摩阻的方法来测定液体在管路流动时的摩阻。
现有技术中，没有专门针对径向井的摩阻测试装置，多为测量单一液体，由于在径向井压裂过程中使用携砂液，使得测量单一液体摩阻精确度低、实用性差。另外，现有装置不具备变径、弯道功能，不能更好地模拟地层条件；现有技术不具备透明井筒，无法观测流体入孔道形态及沉砂规律；现有技术不具备带有滤失孔的横切缝模拟装置，无法模拟测试滤失条件下，横切缝内的支撑剂沉降规律。
发明内容
本发明的目的是提供一种摩阻测试精确度高、便于观测井筒和横切缝内沉砂规律的径向井压裂测试装置。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种径向井压裂测试装置，包括：泵送单元，用于泵送携砂液；透明模拟井筒，入口与泵送单元的出口连接，用于观测沉砂规律；地层模拟管路，入口与透明模拟井筒的出口连接，用于模拟测试不同储层条件下的径向井筒或管柱摩阻；横切缝模拟装置，入口与地层模拟管路的出口连接，用于模拟测试径向井压裂形成的横切缝内的支撑剂沉降规律。
进一步地，地层模拟管路包括：第一管柱，其管壁无滤失孔，用于模拟低渗致密储层径向井，且管壁的内壁粗糙；第二管柱，其管壁上设置有滤失孔，用于模拟中高渗储层径向井，且第二管柱的管壁的内壁粗糙；第三管柱，其内壁光滑且无滤失孔，用于测试管柱摩阻或理想条件下的径向井摩阻。
进一步地，地层模拟管路的入口通过阀门与透明模拟井筒的出口连接。
进一步地，横切缝模拟装置包括两个带有滤失孔的透明平板，两个透明平板间隔设置，且两个透明平板的周向密封，横切缝模拟装置的入口设置在透明平板的中部，在两个透明平板的周向密封的侧面上设置有出口。
进一步地，径向井压裂测试装置还包括储液罐，横切缝模拟装置的出口与储液罐的入口连接，且储液罐的出口与泵送单元的入口连接。
进一步地，储液罐包括搅拌器。
进一步地，地层模拟管路上设置有压力表。
进一步地，透明模拟井筒的出口处设置有压力表和流量计。
进一步地，第一管柱、第二管柱、第三管柱并联设置。
本发明在径向井摩阻压裂测试过程中可使用携砂液，且模拟了井壁的粗糙度和压裂液的滤失过程，提高了摩阻测试的精确度和实用性，同时，还可通过透明模拟井筒观测沉砂规律和通过横切缝模拟装置，测试滤失条件下，横切缝内的支撑剂沉降规律。
附图说明
图1示意性示出了本发明的结构示意图；
图2示意性示出了第二管柱的内表面结构示意图；
图3示意性示出了横切缝模拟装置中的透明平板的结构示意图。
图中附图标记：1、泵送单元；2、透明模拟井筒；3、第一管柱；4、第二管柱；5、滤失孔；6、第三管柱；7、阀门；8、横切缝模拟装置；9、透明平板；10、储液罐；11、压力表；12、压力表；13、流量计；14、三通；15、三通；16、搅拌器。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参考图1至图3，本发明提供了一种径向井压裂测试装置，包括：泵送单元1，用于泵送携砂液；透明模拟井筒2，入口与泵送单元1的出口连接，用于观测沉砂规律；地层模拟管路，入口与透明模拟井筒2的出口连接，用于模拟测试不同储层条件下的径向井筒或管柱摩阻；横切缝模拟装置8，入口与地层模拟管路的出口连接，用于模拟测试径向井压裂形成的横切缝内的支撑剂沉降规律。优选地，泵送单元1为螺杆泵。由于透明模拟井筒2可以直观的观测到沉砂情况，因此，可以用于压裂液携砂性能的测试。
本发明中的装置可以加砂，对携砂液摩阻进行测试。然而，现有技术中的类似装置主要是对加药液体进行摩阻测试，这里的药指的是化学剂。
本发明的工作流程如下：流体经泵送单元1泵入透明模拟井筒2，进入与透明模拟井筒2下部相连的径向井段(即地层模拟管路)。这样，可以通过透明模拟井筒2观测沉砂规律，并可通过地层模拟管路模拟不同储层条件下的径向井筒。由于本发明在径向井压裂过程中使用携砂液，提高了摩阻精确度和实用性，同时，便于观测沉砂规律。
优选地，地层模拟管路设置有变径和弯道功能，以更好地模块实际情况。
径向井为裸眼完井，为更加真实的模拟不同储层条件下的径向井筒。需要考虑管壁粗糙度和滤失的影响。优选地，地层模拟管路包括：第一管柱3，其管壁完整(无滤失孔)，用于模拟低渗致密储层径向井，且管壁的内壁粗糙，例如可以是通过喷砂形成上述粗糙面；第二管柱4，其管壁上设置有滤失孔5，用于模拟中高渗储层径向井，且第二管柱4的管壁的内壁粗糙，例如可以是通过喷砂形成上述粗糙面，且可以制造不同粗糙度的表面；第三管柱6，其内壁光滑且无滤失孔，用于测试管柱摩阻或理想条件下的径向井摩阻。。特别地，第三管柱6的个数为两个，这是由于径向井的孔径与高压水射流喷头有关，因此，可将这两个第三管柱6分别做成20mm和30mm两种管径。优选地，滤失孔5均匀分布在第二管柱4上，密度为1孔/cm2，孔径为2mm。在带有滤失孔的第二管柱4下方安装凹槽(未示出)用以收集滤液。优选地，第一管柱3、第二管柱4、第三管柱6并联设置。
优选地，地层模拟管路的入口通过阀门7与透明模拟井筒2的出口连接。
优选地，横切缝模拟装置8包括两个带有滤失孔的透明平板9，两个透明平板9间隔设置，且两个透明平板9的周向密封，横切缝模拟装置8的入口设置在透明平板9的中部，在两个透明平板9的周向密封的侧面上设置有出口。横切缝模拟装置8用于测试裂缝中支撑剂的沉降规律。优选地，透明平板9可拆卸和清洗。
例如，横切缝模拟装置8由两个长4m和高2m的透明平板9组成，平板间距离为5mm，上下侧(裂缝高度方向)封闭，透明平板9带滤失孔可模拟地层滤失，优选地，孔密为1孔/cm2，孔径2mm。
优选地，径向井压裂测试装置还包括储液罐10，横切缝模拟装置8的出口与储液罐10的入口连接，且储液罐10的出口与泵送单元1的入口连接。优选地，储液罐10包括搅拌器16。优选地，地层模拟管路的出口通过三通14分别与储液罐10的入口及横切缝模拟装置8的入口连接。优选地，透明平板9的底部设置有用于收集滤液的凹槽，凹槽通过两条管路及三通15与储液罐10的入口连接从而形成回路，这样就可以在关闭通向横切缝模拟装置8的开关时，测试携砂液摩阻，在关闭连接储液罐10的开关时，测试支撑剂沉降。
优选地，地层模拟管路上设置有压力表11。特别地，在第一管柱3、第二管柱4、第三管柱6的入口与出口处分别设置有一个压力表11。优选地，透明模拟井筒2的出口处设置有压力表12和流量计13。优选地，流量计13为电子流量计。这样，通过压力表11(例如，可以为电子压差传感器)，可将压差显示在电控装置显示屏上，井径井段的尾端装有电子流量计，随后流体循环回储液罐。优选地，本发明还包括电控装置，用于为泵送单元变频，以通过调节转速来改变排量。
压力表12可以测得进入径向井(即地层模拟管路)的压力，通过计算可以算得节流阻力，故此装置不仅仅可以测管路摩阻损失，还可以测得从垂直井筒进入径向井筒的节流阻力，来评价压裂施工参数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种径向井压裂测试装置，其特征在于，包括：
泵送单元(1)，用于泵送携砂液；
透明模拟井筒(2)，入口与所述泵送单元(1)的出口连接，用于观测沉砂规律；
地层模拟管路，入口与所述透明模拟井筒(2)的出口连接，用于模拟测试不同储层条件下的径向井筒或管柱摩阻；
横切缝模拟装置(8)，入口与地层模拟管路的出口连接，用于模拟测试径向井压裂形成的横切缝内的支撑剂沉降规律；
所述地层模拟管路包括：
第一管柱(3)，其管壁无滤失孔，用于模拟低渗致密储层径向井，且所述管壁的内壁粗糙；
第二管柱(4)，其管壁上设置有滤失孔(5)，用于模拟中高渗储层径向井，且所述第二管柱(4)的管壁的内壁粗糙；
第三管柱(6)，其内壁光滑且无滤失孔，用于测试管柱摩阻或理想条件下的径向井摩阻。
2.根据权利要求1所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述地层模拟管路的入口通过阀门(7)与所述透明模拟井筒(2)的出口连接。
3.根据权利要求1所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述横切缝模拟装置(8)包括两个带有滤失孔的透明平板(9)，所述两个透明平板(9)间隔设置，且所述两个透明平板(9)的周向密封，所述横切缝模拟装置(8)的入口设置在所述透明平板(9)的中部，在所述两个透明平板(9)的周向密封的侧面上设置有出口。
4.根据权利要求3所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述径向井压裂测试装置还包括储液罐(10)，所述横切缝模拟装置(8)的出口与所述储液罐(10)的入口连接，且所述储液罐(10)的出口与所述泵送单元(1)的入口连接。
5.根据权利要求4所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述储液罐(10)包括搅拌器。
6.根据权利要求1所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述地层模拟管路上设置有压力表。
7.根据权利要求1所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述透明模拟井筒(2)的出口处设置有压力表和流量计(13)。
8.根据权利要求1所述的径向井压裂测试装置，其特征在于，所述第一管柱(3)、第二管柱(4)、第三管柱(6)并联设置。
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