CN107869345A - 模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 - Google Patents
模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107869345A CN107869345A CN201711062567.1A CN201711062567A CN107869345A CN 107869345 A CN107869345 A CN 107869345A CN 201711062567 A CN201711062567 A CN 201711062567A CN 107869345 A CN107869345 A CN 107869345A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fracturing fluid
- rock mass
- mass sample
- cell breath
- wellbore hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 168
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 123
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 17
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提出一种模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法，其中模拟井筒呼吸效应的试验装置包括：力学测试组件，用于对岩体样品施加应力；压裂液输出组件，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；裂缝检测组件，用于检测岩体样品裂缝变化形态；控制组件，所述控制组件与所述压裂液输出组件连接，以调节所述压裂液输出组件对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件检测的压裂液流量信号，所述控制组件与所述裂缝检测组件连接，以接收及显示所述裂缝检测组件检测到岩体样品裂缝变化形态的信号。本发明能够探明钻井工况下井筒呼吸效应的产生机理及其引起的流体变化量级。
Description
技术领域
本发明属于油气钻井试验技术领域，尤其涉及一种模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法。
背景技术
在油气钻探过程中，对于安全压力窗口窄、井控风险较大的井，井筒呼吸效应会大大增加钻井过程中对井下真实状况的识别难度，并且井筒呼吸效应常常会与井涌、井漏等井下复杂情况混淆而导致误判，从而严重制约了钻井时效的提升和井控工作的开展。因此，井筒呼吸效应是目前深海、深地等复杂地质油气钻探面临的主要客观难题之一。
近年来，困扰钻井施工的井筒呼吸效应逐渐引起人们的重视：2005年，Lavrov A等采用耦合分析模型研究了钻进天然裂缝性地层时由单一裂缝引起的井筒呼吸效应的主要机理；2011年，Shahri M P等研究了裂缝变形对天然裂缝性地层呼吸效应的影响规律；2016年，Schlumberger公司利用PWD实测数据分析了呼吸效应与钻井液热膨胀和井涌导致的井筒压力变化之间的差别。
然而上述国外有关井筒呼吸效应的研究，主要集中在单一裂缝在不同条件下的变形规律以及利用现场数据分析井筒呼吸效应与井涌井漏之间的差异特征，而对于井筒呼吸效应的产生机理及其引起的流体变化量级的试验研究尚未涉及，因此其在提高深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率方面，效果并不显著。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种能够显著提高深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率的模拟井筒呼吸效应的试验装置，以及模拟井筒呼吸效应的试验方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种模拟井筒呼吸效应的试验装置，包括：力学测试组件，用于对岩体样品施加应力，以模拟岩体样品在真实环境中沿一个或多个方向的受力状态；压裂液输出组件，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；裂缝检测组件，用于检测岩体样品裂缝变化形态；控制组件，所述控制组件与所述压裂液输出组件连接，以调节所述压裂液输出组件对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件检测的压裂液流量信号，所述控制组件与所述裂缝检测组件连接，以接收及显示所述裂缝检测组件检测到岩体样品裂缝变化形态的信号。
作为优选，所述力学测试组件为真三轴岩石力学性能测试组件，以对岩体样品施加X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上的应力，进而模拟岩体样品的真三轴受力状态。
一种模拟井筒呼吸效应的试验方法，应用如上所述的模拟井筒呼吸效应的试验装置，包括以下步骤：
预处理的步骤，控制所述压裂液输出组件向岩体样品输入压裂液，并以加压步长为ΔP1，加压周期为T1的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T1周期内岩体样品中压裂液的输入量Q1＝0，此时岩体样品中输入的压裂液压力记为Pb；
井筒呼吸效应模拟的步骤，包括初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤；
初次加压步骤，控制所述压裂液输出组件以起始压力为Pb,加压步长为ΔP2，加压周期为T2的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T2时间内岩体样品中的压裂液输入量Qin,i达到ΔQj，记录此时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pc，其中每次加压后的压力为Pi＝Pb+i×ΔP2,式中i为加压次数，同时ΔQj为i＝j时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj＞0,所述加压周期T2为加压时间与泄压时间之和；
初次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件将岩体样品中输入的压裂液泄压，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj，若是，则进行再次加压步骤,同时记录当Qin,i＝0时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pd，若不是，则停止试验；
再次加压步骤，控制所述压裂液输出组件将岩体样品中输入的压裂液继续加压至Pj+1，直至Qin,i＝ΔQj+1，其中ΔQj+1为i＝j+1时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj+1＞ΔQj；
再次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件将岩体样品中输入的压裂液泄压至Pd，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj+1，若是，则取j＝j+1，返回再次加压步骤，若不是，则停止试验；
检测裂缝变化形态的步骤，在井筒呼吸效应模拟的步骤中，实时控制裂缝检测组件检测岩体样品裂缝变化形态，同时采集所述裂缝检测组件的检测信号。
作为优选，还包括数据处理步骤：将在井筒呼吸效应模拟的步骤中记录的Pi、Qin,i及Qout,i作图，以绘制出压裂液流量与加压次数的关系曲线，同时对采集到的所述裂缝检测组件的检测信号进行分析，以得出井筒呼吸效应引起的岩体样本裂缝扩展规律。
作为优选，在预处理的步骤中，T1＝5min。
作为优选，在初次加压步骤中，第j次加压以前的T2为1min。
作为优选，在预处理的步骤之前需要进行岩体样本准备的步骤：选用渗透率低于0.01md的岩体样本。
作为优选，岩体样本准备的步骤还包括：在同一批次的岩体样本中挑选10％样品进行渗透率测试，若发现有岩体样本渗透率高于0.01md，则更换批次重新进行测试。
作为优选，在预处理的步骤之前需要进行压裂液准备的步骤：选用粘度为150mPa﹒s的压裂液，同时对压裂液进行搅拌，搅拌时间为T3。
作为优选，T3＝20min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明模拟井筒呼吸效应的试验装置通过设置所述力学测试组件、所述压裂液输出组件、所述裂缝检测组件及所述控制组件，能够实现对井筒呼吸效应的模拟，从而有利于分析不同条件下井筒呼吸效应引起的岩石裂缝扩展形态以及流体流动规律，继而为探明井筒呼吸效应产生机理及其对井筒流体流动的影响提供有效的试验测试手段，进而显著减小了钻井过程中对井下真实状况的识别难度，更进而显著提高了深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率。
2、本发明模拟井筒呼吸效应的试验方法通过预处理的步骤、初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤，能够实现对井筒呼吸效应的模拟，从而有利于分析不同条件下井筒呼吸效应引起的岩石裂缝扩展形态以及流体流动规律，继而为探明井筒呼吸效应产生机理及其对井筒流体流动的影响提供有效的试验测试手段，进而显著减小了钻井过程中对井下真实状况的识别难度，更进而显著提高了深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率。
附图说明
图1为本发明模拟井筒呼吸效应的试验装置实施例的结构示意图；
图2为通过本发明试验方法获得的压裂液加压与流量的对应关系示意图；
以上各图中：1、力学测试组件；2、压裂液输出组件；201、压裂液输出单元；202、增压控制单元；3、裂缝检测组件；4、控制组件；5、第一阀体；6、第二阀体；7、压裂液配置组件；701、压裂液配置单元；702、泵体；8、第三阀体；9、第四阀体。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1，一种模拟井筒呼吸效应的试验装置，包括：力学测试组件1，用于对岩体样品施加应力，以模拟岩体样品(如岩心)在真实环境中沿一个或多个方向的受力状态；压裂液输出组件2，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；裂缝检测组件3，用于检测岩体样品裂缝变化形态；控制组件4，所述控制组件4与所述压裂液输出组件2连接，以调节所述压裂液输出组件2对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件2检测的压裂液流量信号，所述控制组件4与所述裂缝检测组件3连接，以接收及显示所述裂缝检测组件3检测到岩体样品裂缝变化形态的信号。
基于上述，本发明模拟井筒呼吸效应的试验装置通过设置所述力学测试组件1、所述压裂液输出组件2、所述裂缝检测组件3及所述控制组件4，能够实现对井筒呼吸效应的模拟，从而有利于分析不同条件下井筒呼吸效应引起的岩石裂缝扩展形态以及流体流动规律，继而为探明井筒呼吸效应产生机理及其对井筒流体流动的影响提供有效的试验测试手段，进而显著减小了钻井过程中对井下真实状况的识别难度，更进而显著提高了深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率。
如图1所示，在一些实施方式中，所述力学测试组件1为真三轴岩石力学性能测试组件，以对岩体样品施加X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上的应力，从而模拟岩石的真三轴受力状态，即能够真实模拟岩石的实际受力，更进而能够提高试验结果的精度。
此外，如图1所示，在一些实施方式中，所述压裂液输出组件2包括压裂液输出单元201及增压控制单元202，所述压裂液输出单元201用于向岩体样品输出压裂液，同时检测压裂液的流量，所述增压控制单元202与所述压裂液输出单元201连接，以控制所述增压控制单元202输出压裂液的压力，同时接收所述压裂液输出单元201检测的流量信号，所述控制组件4与所述增压控制单元202连接，以调节所述增压控制单元202对所述压裂液输出单元201的控制，同时接收及显示所述增压控制单元202传递的流量信号。
进一步，如图1所示，在至少一个实施方式中，所述压裂液输出单元201压裂输出的一端连接有可调节流入岩体样本压裂液流量的第一阀体5，所述压裂液输出单元201与所述增压控制单元202之间连接有第二阀体6。
进一步，如图1所示，在至少一个实施方式中，所述压裂液输出单元201连接有可向所述压裂液输出单元201输送足够量压裂液的压裂液配置组件7，所述压裂液配置组件7包括压裂液配置单元701及泵体702，所述压裂液配置单元701与所述泵体702连接，所述泵体702与所述压裂液输出单元201连接，以将所述压裂液配置单元701内的压裂液输送至所述压裂液输出单元201中，所述压裂液配置单元701与所述泵体702之间连接有第三阀体8，所述泵体702与所述压裂液输出单元201之间连接有第四阀体9。
基于上述，本发明模拟井筒呼吸效应的试验装置通过设置所述第一阀体1、所述第二阀体2、所述第三阀体3及所述第四阀体4，能够在模拟井筒呼吸效应的过程中控制试验过程的有序进行，从而避免了不同试验过程之间的相互干扰，进而保证了试验过程的顺利进行。
如图1所示，在一些实施方式中，所述裂缝检测组件3为声波测试组件。
如图1所示，在一些实施方式中，所述控制组件4为计算机。
参见图2，本发明还提供了一种模拟井筒呼吸效应的试验方法，该试验方法应用如上所述的模拟井筒呼吸效应的试验装置，包括以下步骤：
预处理的步骤，控制所述压裂液输出组件2向岩体样品(如岩心)输入压裂液，并以加压步长为ΔP1，加压周期为T1的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T1周期内岩体样品中压裂液的输入量Q1＝0(即此时岩体样本内的压裂液已达到饱和)，此时向岩体样品中输入的压裂液压力记为Pb(Pb小于岩体样品起裂压力P0)，预处理的步骤用于使岩体样品内的压裂液达到饱和状态，同时记录此时向岩体样品中输入压裂液的压力；
井筒呼吸效应模拟的步骤，包括初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤；
初次加压步骤，控制所述压裂液输出组件2以起始压力为Pb，加压步长为ΔP2，加压周期为T2的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T2时间内岩体样品中的压裂液输入量Qin,i达到ΔQj，记录此时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pc，其中每次加压后的压力为Pi＝Pb+i×ΔP2，式中i为加压次数，同时ΔQj为i＝j时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj＞0(即说明此时岩体样品已产生裂缝)，所述加压周期T2为加压时间与泄压时间之和，初次加压步骤用于使岩体样本产生裂缝，同时记录岩体样本开设产生裂缝时岩体样品中输入压裂液的压力值；
初次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件2将岩体样品中输入的压裂液泄压，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj，若是，则进行再次加压步骤，同时记录当Qin,i＝0时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pd，若不是，则停止试验；
再次加压步骤，控制所述压裂液输出组件2将岩体样品中输入的压裂液继续加压至Pj+1，直至Qin,i＝ΔQj+1，其中ΔQj+1为i＝j+1时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj+1＞ΔQj；
再次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件2将岩体样品中输入的压裂液泄压至Pd，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj+1，若是，则取j＝j+1，返回再次加压步骤，若不是，则停止试验；
检测裂缝变化形态的步骤，在井筒呼吸效应模拟的步骤中，实时控制裂缝检测组件3检测岩体样品裂缝变化形态，同时采集所述裂缝检测组件3的检测信号。
基于上述，本发明模拟井筒呼吸效应的试验方法通过预处理的步骤、初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤，能够实现对井筒呼吸效应的模拟，从而有利于分析不同条件下井筒呼吸效应引起的岩石裂缝扩展形态以及流体流动规律，继而为探明井筒呼吸效应产生机理及其对井筒流体流动的影响提供有效的试验测试手段，进而显著减小了钻井过程中对井下真实状况的识别难度，更进而显著提高了深海、深地等复杂地质油气钻探过程工作效率。
在一些实施方式中，上述预处理的步骤具体为：控制所述压裂液输出组件2向岩心输入压裂液，并以加压步长为ΔP1，加压周期为5min的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，即每加压一个步长的压力，维持该压力5min，加压的原则是控制、稳定压裂液的泵入速率，直至在一个周期内岩心中压裂液的输入量Q1＝0(即此时岩体样本内的压裂液已达到饱和)，此时向岩体样品中输入的压裂液压力记为Pb(Pb小于岩体样品起裂压力P0)。
进一步，在至少一个实施方式中，上述初次加压步骤具体为：控制所述压裂液输出组件2以起始压力为Pb，加压步长为ΔP2，加压周期为1min的方式逐渐增加向岩心输入压裂液的压力，直至在一个周期内岩心中的压裂液输入量Qin,i达到0.5ml，记录此时岩心中输入压裂液的压力值为Pc，其中每次加压后的压力为Pi＝Pb+i×ΔP2，式中i为加压次数。
进一步，在至少一个实施方式中，上述初次泄压步骤具体为：控制所述压裂液输出组件2将岩心中输入的压裂液泄压，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至0.5ml，若是，则进行再次加压步骤，同时记录当Qin,i＝0时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pd，若不是，则停止试验；
进一步，在至少一个实施方式中，上述再次加压步骤具体为：控制所述压裂液输出组件2将岩心中输入的压裂液继续加压至Pj+1，直至Qin,i＝ΔQj+1,取ΔQj+1＝0.5ml。
进一步，在至少一个实施方式中，上述再次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件2将岩心中输入的压裂液泄压至Pd，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至1ml，若是，则取j＝j+1，返回再次加压步骤,并取ΔQj+1＝1ml，若不是，则停止试验；
参见图2，在一些实施方式中，模拟井筒呼吸效应的试验方法还包括数据处理步骤：将在井筒呼吸效应模拟的步骤中记录的Pi、Qin,i及Qout,i作图，以绘制出压裂液流量与加压次数的关系曲线，同时对采集到的所述裂缝检测组件3的检测信号进行分析，以得出井筒呼吸效应引起的岩心裂缝扩展规律，数据处理步骤能够将Pi、Qin,i及Qout,i的变化过程及其之间相互关系进行清晰的显示，进而能够提高分析不同条件下井筒呼吸效应引起的岩石裂缝扩展形态以及流体流动规律的效率，更进而有利于提高试验过程的工作效率。
在一些实施方式中，在预处理的步骤之前需要进行岩体样本准备的步骤：选用渗透率低于0.01md的岩体样本；由于岩心本身的渗透性会影响试验中流体流动规律的测试结果，因此本试验方法选用渗透率低于0.01md的低渗岩心，以降低压裂液在岩心本体的渗透损失，进而提高了试验测试结果的准确性。
进一步，在至少一个实施方式中，岩体样本准备的步骤为：在同一批次的岩体样本中挑选10％样品进行渗透率测试，若发现有岩体样本渗透率高于0.01md，则更换批次重新进行测试。
在一些实施方式中，为了减少试验中压裂液在岩心本体的渗透损失，在预处理的步骤之前需要进行压裂液准备的步骤：选用粘度为150mPa﹒s的压裂液，同时对压裂液进行搅拌，搅拌时间为T3，以此能够减少试验中压裂液在岩心本体的渗透损失，进而提高了试验测试结果的准确性。
进一步，在至少一个实施方式中，T3＝20min，以此能够提高压裂液准备的步骤的效率。
Claims (10)
1.一种模拟井筒呼吸效应的试验装置，其特征在于，包括：
力学测试组件(1)，用于对岩体样品施加应力，以模拟岩体样品在真实环境中沿一个或多个方向的受力状态；
压裂液输出组件(2)，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；
裂缝检测组件(3)，用于检测岩体样品裂缝变化形态；
控制组件(4)，所述控制组件(4)与所述压裂液输出组件(2)连接，以调节所述压裂液输出组件(2)对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件(2)检测的压裂液流量信号，所述控制组件(4)与所述裂缝检测组件(3)连接，以接收及显示所述裂缝检测组件(3)检测到岩体样品裂缝变化形态的信号。
2.根据权利要求1所述的模拟井筒呼吸效应的试验装置，其特征在于，所述力学测试组件(1)为真三轴岩石力学性能测试组件，以对岩体样品施加X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上的应力，进而模拟岩体样品的真三轴受力状态。
3.一种模拟井筒呼吸效应的试验方法，应用如权利要求1或2所述的模拟井筒呼吸效应的试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
预处理的步骤，控制所述压裂液输出组件(2)向岩体样品输入压裂液，并以加压步长为ΔP1，加压周期为T1的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T1周期内岩体样品中压裂液的输入量Q1＝0，此时岩体样品中输入的压裂液压力记为Pb；
井筒呼吸效应模拟的步骤，包括初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤；
初次加压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)以起始压力为Pb,加压步长为ΔP2，加压周期为T2的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T2时间内岩体样品中的压裂液输入量Qin,i达到ΔQj，记录此时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pc，其中每次加压后的压力为Pi＝Pb+i×ΔP2,式中i为加压次数，同时ΔQj为i＝j时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj＞0,所述加压周期T2为加压时间与泄压时间之和；
初次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液泄压，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj，若是，则进行再次加压步骤,同时记录当Qin,i＝0时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pd，若不是，则停止试验；
再次加压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液继续加压至Pj+1，直至Qin,i＝ΔQj+1，其中ΔQj+1为i＝j+1时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj+1＞ΔQj；
再次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液泄压至Pd，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj+1，若是，则取j＝j+1，返回再次加压步骤，若不是，则停止试验；
检测裂缝变化形态的步骤，在井筒呼吸效应模拟的步骤中，实时控制裂缝检测组件(3)检测岩体样品裂缝变化形态，同时采集所述裂缝检测组件(3)的检测信号。
4.根据权利要求3所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，还包括数据处理步骤：将在井筒呼吸效应模拟的步骤中记录的Pi、Qin,i及Qout,i作图，以绘制出压裂液流量与加压次数的关系曲线，同时对采集到的所述裂缝检测组件(3)的检测信号进行分析，以得出井筒呼吸效应引起的岩体样本裂缝扩展规律。
5.根据权利要求3所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，在预处理的步骤中，T1＝5min。
6.根据权利要求3所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，在初次加压步骤中，第j次加压以前的T2为1min。
7.根据权利要求3所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，在预处理的步骤之前需要进行岩体样本准备的步骤：选用渗透率低于0.01md的岩体样本。
8.根据权利要求7所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，岩体样本准备的步骤还包括：在同一批次的岩体样本中挑选10％样品进行渗透率测试，若发现有岩体样本渗透率高于0.01md，则更换批次重新进行测试。
9.根据权利要求3所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，在预处理的步骤之前需要进行压裂液准备的步骤：选用粘度为150mPa﹒s的压裂液，同时对压裂液进行搅拌，搅拌时间为T3。
10.根据权利要求9所述的模拟井筒呼吸效应的试验方法，其特征在于，T3＝20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711062567.1A CN107869345B (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711062567.1A CN107869345B (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107869345A true CN107869345A (zh) | 2018-04-03 |
| CN107869345B CN107869345B (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=61753381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711062567.1A Active CN107869345B (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107869345B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109577956A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-05 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应模拟装置及方法 |
| CN110146424A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-20 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
| CN112610203A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国石油大学(华东) | 一种天然裂缝地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018396A (en) * | 1988-08-17 | 1991-05-28 | Stim Lab, Inc. | Cell assembly for determining conductivity and permeability |
| CN103883301A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-06-25 | 中国矿业大学 | 一种煤层气井水力压裂物理模拟方法 |
| RU2540712C1 (ru) * | 2014-03-03 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ интенсификации работы скважины |
| CN105134186A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-09 | 中国地质大学（武汉） | 页岩气水力压裂物理模拟试验系统 |
| CN106896043A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 真三轴应力下模拟起裂及评价裂缝渗流的装置 |
| CN107050531A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-08-18 | 雃博股份有限公司 | 压力控制方法及其系统 |
-
2017
- 2017-11-02 CN CN201711062567.1A patent/CN107869345B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018396A (en) * | 1988-08-17 | 1991-05-28 | Stim Lab, Inc. | Cell assembly for determining conductivity and permeability |
| RU2540712C1 (ru) * | 2014-03-03 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ интенсификации работы скважины |
| CN103883301A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-06-25 | 中国矿业大学 | 一种煤层气井水力压裂物理模拟方法 |
| CN105134186A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-09 | 中国地质大学（武汉） | 页岩气水力压裂物理模拟试验系统 |
| CN107050531A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-08-18 | 雃博股份有限公司 | 压力控制方法及其系统 |
| CN106896043A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 真三轴应力下模拟起裂及评价裂缝渗流的装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 林雍森: "深水井控中地层呼吸效应的识别与处理探讨", 《海洋石油》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109577956A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-05 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应模拟装置及方法 |
| US10767428B2 (en) | 2019-01-08 | 2020-09-08 | China University of Petroleum—Beijing | Device and method for simulating formation respiration effect |
| CN109577956B (zh) * | 2019-01-08 | 2023-09-26 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应模拟装置及方法 |
| CN110146424A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-20 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
| CN110146424B (zh) * | 2019-05-08 | 2021-02-02 | 中国石油大学(北京) | 地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
| CN112610203A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国石油大学(华东) | 一种天然裂缝地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107869345B (zh) | 2018-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201780251U (zh) | 高温高压煤层岩心动态污染评价实验仪 | |
| CN104153760B (zh) | 油气井水泥环密封特性模拟测试装置与实验方法 | |
| CN100545417C (zh) | 高温高压泥饼界面胶结模拟评价装置 | |
| CN101798917B (zh) | 多功能煤层钻井液动态污染评价装置 | |
| CN109001438A (zh) | 一种封缝堵气实验模拟装置及测试方法 | |
| CN106522923A (zh) | 油气井水泥环密封完整性测试装置及利用此装置进行评价的方法 | |
| CN103065538B (zh) | 一种室内钻井事故及井控技术模拟试验装置 | |
| CN206233918U (zh) | 油气井水泥环密封完整性测试装置 | |
| CN109975140A (zh) | 超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置及方法 | |
| CN104406910A (zh) | 高温高压固井一、二界面封固能力测试装置及方法 | |
| CN107869345B (zh) | 模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法 | |
| CN111075441B (zh) | 一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法 | |
| CN106370789B (zh) | 一种钻井过程煤储层污染程度测试用模拟装置及方法 | |
| CN105756674A (zh) | 模拟地层条件的裂缝—基质耦合流动损害评价装置与方法 | |
| CN103075147A (zh) | 一种井下环境模拟装置及方法 | |
| CN103953332B (zh) | 模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置及实验方法 | |
| Lecampion | Hydraulic fracture initiation from an open-hole: wellbore size, pressurization rate and fluid-solid coupling effects | |
| CN202451142U (zh) | 一种井下环境模拟装置 | |
| CN108505993A (zh) | 一种地层压力测试物理模拟与刻度装置及方法 | |
| CN107656036A (zh) | 一种高温高压动态封缝堵气效果评价实验装置及其评价方法 | |
| CN110306964A (zh) | 一种水力压裂煤层裂纹可视化及增透效果评价方法 | |
| CN110159251A (zh) | 一种试验预测页岩水力压裂效果的方法 | |
| Zhang et al. | A study on effect of seepage direction on permeability stress test | |
| CN112610203A (zh) | 一种天然裂缝地层呼吸效应的模拟装置和方法 | |
| CN201635721U (zh) | 多功能煤层钻井液动态污染评价装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |