CN112943199A - 水力压裂物模试样制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气勘探开发领域,具体地涉及一种水力压裂物模试样制作方法。一种水力压裂物模试样制作方法,所述水力压裂物模试样包括储层岩板、模拟井筒和裸眼段,包括:S1、选择第一设定外径、第一设定长度的模拟井筒,在所述模拟井筒底部包裹防护层;S2、选择第二设定外径、第二设定长度的中空纸筒,将所述模拟井筒与所述纸筒沿轴向粘接形成筒桩;S3、将所述筒桩竖直放置在储层模具的中心位置,将第一混凝土倒入所述储层模具内压实并凝固,拆除所述储层模具得到所述储层岩板,所述纸筒形成所述裸眼段。本发明所述物模试样的制作方法可以避免钻孔对储层岩板的损坏,减少制作工序的同时提高实验的成功率和实验精确度。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探开发领域,具体地涉及一种水力压裂物模试样制作方法。
背景技术
目前致密砂岩气气正在成为勘探开发的重要对象,由于其储层致密,渗透率低,很难将储层中的在需要通过水力压裂技术对其进行有效开发。在现场,采用裸眼压裂、射孔压裂等压裂方式压开储层形,使得产生的水力裂缝充分延伸到储层的内部,形成人造的裂缝渗流通道,有效提高油气采收率。
由于深部地层的水力压裂是一个十分复杂的物理过程,由水力压裂所产生的裂缝的实际形态难以直接观察,因此对水力裂缝的扩展机制以及影响裂缝扩展规律的因素的认识是非常有限的。而水力压裂物理模拟试验恰好提供了认识裂缝扩展机制的有效途径。
目前,用于水力压裂物理模拟试验的天然试样的制备方法存在天然露头很难取得、且很难加工成规则形状和在切割和钻孔加工过程中容易对试样造成新的裂缝等问题。因此,很多研究人员采用水泥和石英砂按照一定比例混合制作试样模拟井下地层,从而实现室内大物模水力压裂实验。
在研究致密砂岩储层水力压裂裂缝扩展规律时,裂缝是否会扩展至顶底板并穿透顶底板的问题成为主要研究方向之一。而在研究裂缝是否穿透顶底板问题时,采用水泥和石英砂的不同配比分别制作致密砂岩储层及顶底板,并将三层岩板依次粘接,再在三层岩板上方对称中心钻孔,放入井筒注入植筋胶固井,最终再将三层岩板放入模具中,用混凝土包裹,完成试样制作。
目前这种制样方式存在以下问题:在三层岩板中心钻孔加工过程会对试样造成人为损伤,产生新的裂缝,从而影响试验分析结果的准确性;井眼中采用植筋胶固井,可能会有植筋胶强度不够,导致压裂液直接从井筒周围环空漏失,压裂液沿着井筒壁面渗透到岩样表面,导致压裂液不能在储层岩板中憋压,从而导致压裂失败;也可能会出现植筋胶与井眼壁面粘接不牢,压裂液沿着井眼壁面渗透到岩样表面,导致压裂失败。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的水力压裂物模试样在制作过程中容易出现裂缝和胶接不牢固的问题,提供一种水力压裂物模试样制作方法。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种水力压裂物模试样制作方法,所述水力压裂物模试样包括储层岩板、模拟井筒和裸眼段,其特征在于,包括:
S1、选择第一设定外径、第一设定长度的模拟井筒,在所述模拟井筒底部包裹防护层;
S2、选择第二设定外径、第二设定长度的中空纸筒,将所述模拟井筒与所述纸筒沿轴向粘接形成筒桩;
S3、将所述筒桩竖直放置在储层模具的中心位置,将第一混凝土倒入所述储层模具内压实并凝固,拆除所述储层模具得到所述储层岩板,所述纸筒形成所述裸眼段。
优选的,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板2上端面的模拟顶板;其中,水力压裂物模试样制作方法包括:将第三设定外径的扩孔管放在顶板模具底部中心,将第二混凝土倒入所述顶板模具并压实,待所述第二混凝土凝固后取出所述扩孔管并拆除所述顶板模具,得到带有通孔的所述模拟顶板。
优选的,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板底端的模拟底板;其中,水力压裂物模试样制作方法包括:将第三混凝土倒入底板模具,待第三混凝土凝固后拆除所述底板模具,得到所述模拟底板。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:在所述储层岩板的上表面和下表面涂覆环氧树脂胶,使所述模拟井筒穿过所述通孔,将模拟顶板、储层岩板和模拟底板从上到下依次粘接形成试样初模。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:在所述通孔和所述模拟井筒之间注入植筋胶。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:将所述试样初模放入试样模具中心处,将第四混凝土倒入所述试样模具中压实,待第四混凝土凝固后拆除所述试样模具得到水力压裂物模试样。
优选的,所述第一设定外径为20~22mm,所述第二设定外径与所述第一设定外径相同,所述第一设定长度为18~20cm,所述第二设定长度为0.5~1.5cm,所述第三设定外径为30mm。
优选的,所述储层模具设置为内径为25cm*25cm*10cm的矩形模具,所述顶板模设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具,所述底板模具设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具所述试样模具设置为内径为30cm*30cm*30cm的矩形模具。
优选的,所述防护层为保鲜膜。
优选的,所述模拟井筒通过胶带与所述纸筒粘接形成所述筒桩。
本发明所述的水力压裂物模试样制作方法,在制作储层岩板的时候提前将井筒放入,井筒和储层岩板能有更好的胶结强度,避免压裂液沿壁面往上渗漏,才能有效憋压,压开储层;该物模试样的制作方法可以避免钻孔对储层岩板的损坏,减少制作工序的同时提高实验的成功率和实验精确度。
附图说明
图1是本发明一种实施方式试样初模的结构示意图。
附图标记说明
1-模拟顶板,2-储层岩板,3-模拟底板,4-模拟井筒,5-裸眼段,6-环氧树脂胶,7-植筋胶。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右;“内、外”通常是指相对于各部件本身的轮廓的内外;“远、近”通常是指相对于各部件本身的轮廓的远近。
本发明一方面提供一种水力压裂物模试样制作方法,所述水力压裂物模试样包括储层岩板2、模拟井筒4和裸眼段5,其特征在于,包括:
S1、选择第一设定外径、第一设定长度的模拟井筒4,在所述模拟井筒4底部包裹防护层;
S2、选择第二设定外径、第二设定长度的中空纸筒,将所述模拟井筒4与所述纸筒沿轴向粘接形成筒桩;
S3、将所述筒桩竖直放置在储层模具的中心位置,将第一混凝土倒入所述储层模具内压实并凝固,拆除所述储层模具得到所述储层岩板2,所述纸筒形成所述裸眼段5。
本发明所述的水力压裂物模试样制作方法,在制作储层岩板的时候提前将井筒放入,井筒和储层岩板能有更好的胶结强度,避免压裂液沿壁面往上渗漏,才能有效憋压,压开储层;该物模试样的制作方法可以避免钻孔对储层岩板的损坏,减少制作工序的同时提高实验的成功率和实验精确度。
优选的,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板2上端面的模拟顶板1;其中,水力压裂物模试样制作方法包括:将第三设定外径的扩孔管放在顶板模具底部中心,将第二混凝土倒入所述顶板模具并压实,待所述第二混凝土凝固后取出所述扩孔管并拆除所述顶板模具,得到带有通孔的所述模拟顶板1。
模拟顶板上的孔一般为钻孔而成,钻孔时容易使得模拟顶板内部开裂,致使得模拟顶板产生新的裂缝,从而影响试验分析结果的准确性。提前放入扩孔管使得模拟顶板在制作时预留出用于模拟井筒插入的通孔,避免钻孔的打孔方式,提高试验分析结果的准确性。
优选的,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板2底端的模拟底板3;其中,水力压裂物模试样制作方法包括:将第三混凝土倒入底板模具,待第三混凝土凝固后拆除所述底板模具,得到所述模拟底板3。水力压裂物模试样用作模拟不同情况的水力压裂实验,所以第一混凝土、第二混凝土和第三混凝土皆根据实际情况进行调制配比。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:在所述储层岩板2的上表面和下表面涂覆环氧树脂胶6,使所述模拟井筒4穿过所述通孔,将模拟顶板1、储层岩板2和模拟底板3从上到下依次粘接形成试样初模。环氧树脂胶6为加固混凝土结构首选的胶粘剂。不论从抗剥离性能、耐环境作用性能、耐应力长期作用性能,还是抗冲击、抗疲劳性能来考察,都是较为优质的选择。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:在所述通孔和所述模拟井筒4之间注入植筋胶7。植筋胶7用于将模拟井筒4粘结于通孔的内壁上,以避免压裂液渗漏。
优选的,水力压裂物模试样制作方法包括:将所述试样初模放入试样模具中心处,将第四混凝土倒入所述试样模具中压实,待第四混凝土凝固后拆除所述试样模具得到水力压裂物模试样。第一混凝土、第二混凝土、第三混凝土和第四混凝土皆根据实际情况进行调制配比。其中第一混凝土用作模拟储层,其他混凝土用作模拟储层周围地质环境。
优选的,所述第一设定外径为20~22mm,所述第二设定外径与所述第一设定外径相同,所述第一设定长度为18~20cm,所述第二设定长度为0.5~1.5cm,所述第三设定外径为30mm。第一设定外径的模拟井筒4与第二设定外径的纸筒沿着轴向粘结。可拿一张纸卷成第二设定外径的纸筒,再用剪刀裁剪为第二设定长度的纸筒段。纸筒仅用来预留裸眼段的空间,注水后纸筒会渗水,不影响实验的准确性。预留出的模拟井筒4的长度应在能够伸出至模拟顶板1,且裸露出的部分能够与压注压裂液的设备相连。
优选的,所述储层模具设置为内径为25cm*25cm*10cm的矩形模具,所述顶板模设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具,所述底板模具设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具所述试样模具设置为内径为30cm*30cm*30cm的矩形模具。优选的,所述防护层为保鲜膜。保鲜膜可以避免未凝固的混凝土污堵模拟井筒4。在实验之前可将保鲜膜戳破或者勾出,以避免保鲜膜影响模拟实验。
优选的,所述模拟井筒4通过胶带与所述纸筒粘接形成所述筒桩。胶带可以选用透水的纸胶带,避免塑料胶带污损裸眼段。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水力压裂物模试样制作方法,所述水力压裂物模试样包括储层岩板(2)、模拟井筒(4)和裸眼段(5),其特征在于,包括:
S1、选择第一设定外径、第一设定长度的模拟井筒(4),在所述模拟井筒(4)底部包裹防护层;
S2、选择第二设定外径、第二设定长度的中空纸筒,将所述模拟井筒(4)与所述纸筒沿轴向粘接形成筒桩;
S3、将所述筒桩竖直放置在储层模具的中心位置,将第一混凝土倒入所述储层模具内压实并凝固,拆除所述储层模具得到所述储层岩板(2),所述纸筒形成所述裸眼段(5)。
2.根据权利要求1所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板(2)上端面的模拟顶板(1);
其中,将第三设定外径的扩孔管放在顶板模具底部中心,将第二混凝土倒入所述顶板模具并压实,待所述第二混凝土凝固后取出所述扩孔管并拆除所述顶板模具,得到带有通孔的所述模拟顶板(1)。
3.根据权利要求2所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述水力压裂物模试样包括用于设置在所述储层岩板(2)底端的模拟底板(3);
其中,将第三混凝土倒入底板模具,待第三混凝土凝固后拆除所述底板模具,得到所述模拟底板(3)。
4.根据权利要求3所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,包括:在所述储层岩板(2)的上表面和下表面涂覆环氧树脂胶(6),使所述模拟井筒(4)穿过所述通孔,将模拟顶板(1)、储层岩板(2)和模拟底板(3)从上到下依次粘接形成试样初模。
5.根据权利要求4所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,包括:在所述通孔和所述模拟井筒(4)之间注入植筋胶(7)。
6.根据权利要求5所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,包括:将所述试样初模放入试样模具中心处,将第四混凝土倒入所述试样模具中压实,待第四混凝土凝固后拆除所述试样模具得到水力压裂物模试样。
7.根据权利要求1所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述第一设定外径为20~22mm,所述第二设定外径与所述第一设定外径相同,所述第一设定长度为18~20cm,所述第二设定长度为0.5~1.5cm,所述第三设定外径为30mm。
8.根据权利要求6所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述储层模具设置为内径为25cm*25cm*10cm的矩形模具,所述顶板模设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具,所述底板模具设置为内径为25cm*25cm*5cm的矩形模具所述试样模具设置为内径为30cm*30cm*30cm的矩形模具。
9.根据权利要求1所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述防护层为保鲜膜。
10.根据权利要求1所述的水力压裂物模试样制作方法,其特征在于,所述模拟井筒(4)通过胶带与所述纸筒粘接形成所述筒桩。
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