CN113624583A - 一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，包括一个环形筒和至少一个井眼通道，环形筒的顶部和底端分别可拆卸配置有上盖和底座，当将疏松砂岩岩样放置于所述环形筒的内部时，所述上盖沿所述环形筒内壁向下压制所述疏松砂岩岩样，实现岩样制备；同时，压裂液通过所述注浆接口注入至水平通道部并流入至竖直通道部，从割缝流出压裂疏松砂岩岩样，实现压裂模拟。本发明公开的一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，能同时实现岩样制备与压裂模拟，为开展室内试验，以揭示疏松砂岩地层压裂时裂缝的起裂及延伸机理，能够为探索疏松砂岩压裂工艺提供有力的理论基础和为理论分析和数值模拟综合研究提供支持。

Description

一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置
技术领域
本发明涉及油气井钻井工程技术领域，具体涉及一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置。
背景技术
虽然我国拥有着相当可观的非常规油气资源，但是非常规储层往往有着极低的渗透率与孔隙度，几乎没有自然产能，采用常规的油气开发手段难以有效开采，因此，适当合理的增产措施成为了非常规油气资源开采经济效益的必要保证，其中水力压裂作为一种有效的储层改造增产技术，在非常规油气资源勘探开发中被广泛应用。因此，疏松砂岩储层压裂改造增产技术是非常必要的。
不同地区的非常规储层的物性差异巨大，同一个区域的非常规储层也存在不同程度的非均质性、各向异性等特征，需要以尽可能低的成本对储层实施有效的水力压裂措施改造以达到更高的工业产能，能否获得更高的经济效益取决于适合该地区储层的可压裂性评估工作的优劣。这就要求工程师能够针对不同疏松砂岩储层提出不同的压裂工艺，因此研究疏松砂岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸机理具有非常重大的意义。
在储层压裂改造增产过程中，疏松砂岩压裂过程中裂缝的起裂和延伸机理一直是学术上备受争论的方面，因此有必要开展室内试验，为理论分析和数值模拟综合研究提供支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，同时实现岩样制备与压裂模拟，以模拟在疏松砂岩地层压裂过程中裂缝的起裂和延伸，进而为疏松砂岩压裂工艺提供可靠的理论基础。
本发明提供一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，包括一个环形筒和至少一个井眼通道，所述环形筒的顶部和底端分别可拆卸配置有上盖和底座，其中，所述上盖能沿所述环形筒内壁向下施压；所述井眼通道包括竖直通道部和水平通道部，所述水平通道部水平设置于所述底座内，所述竖直通道部竖直设置于所述水平通道部的内端端部且所述竖直通道部和所述水平通道部相连通；所述竖直通道部上设置有割缝，所述水平通道部的外端设置有注浆接口；
当将疏松砂岩岩样放置于所述环形筒的内部时，所述上盖沿所述环形筒内壁向下压制所述疏松砂岩岩样，实现岩样制备；同时，压裂液通过所述注浆接口注入至水平通道部并流入至竖直通道部，从割缝流出压裂疏松砂岩岩样，实现压裂模拟。
优选地，所述竖直通道部与所述水平通道部的连接处位于所述底座的正中央。
优选地，所述竖直通道部与所述水平通道部一体成型。
优选地，所述上盖的侧壁设置有外螺纹，所述环形筒上部的内壁设置有内螺纹，所述上盖与所述环形筒上部通过螺纹连接，且所述上盖的侧壁能沿所述环形筒的内壁旋转施压。
优选地，所述底座的外边缘相似设有一圈凸台，所述底座的一圈凸台套设在所述环形筒的底端。
优选地，所述环形筒的下端设置有一圈凸缘，所述圈凸缘和所述凸台成对设置有若干螺栓孔，所述环形筒的凸缘与所述底座的凸台之间通过螺栓紧固，将所述环形筒与所述底座连成一个整体。
优选地，所述凸台的内壁与所述环形筒底端的外壁之间的结合处设置有密封垫圈。
优选地，所述密封垫圈为橡胶垫圈。
优选地，所述环形筒外壁设置有一对把手。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，能同时实现岩样制备与压裂模拟，使得疏松砂岩压裂实验更加方便便捷，能够较好的观察疏松砂岩起裂延伸状态，钻井液的封堵效果，为探索疏松砂岩起裂及延伸机理提供了坚实的理论基础，其疏松砂岩制备和压裂模拟相关的实验装置及方法能够较好的揭示疏松砂岩压裂规律。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置的结构示意图。
附图标号说明：1-注浆接口，21-凸缘，22-凸台，3-井眼通道，31-竖直通道部，32-水平通道部，4-把手，5-混合砂料，6-环形筒，7-上盖，8-割缝，9-密封垫圈，10-底座。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明公开的一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，可选择混合砂料5为原料制备疏松砂岩岩样，将疏松砂岩岩样放置于环形筒6的内部时，上盖7沿环形筒6内壁向下压制疏松砂岩岩样，实现岩样制备；同时，压裂液通过注浆接口1注入至水平通道部32并流入至竖直通道部31，从割缝8流出压裂疏松砂岩岩样，实现压裂模拟，及同时实现了岩样制备与压裂模拟。
实施例1
实施例1提供一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，下面对其结构进行详细描述。
参考图1，该实验装置包括一个环形筒6和至少一个井眼通道3，
环形筒6的顶部和底端分别可拆卸配置有上盖7和底座10，其中，上盖7能沿环形筒6内壁向下施压；
井眼通道3用于模拟水平井的井孔，包括竖直通道部31和水平通道部32，水平通道部32水平设置于底座10内，竖直通道部31竖直设置于水平通道部32的内端且竖直通道部31和水平通道部32相连通；
竖直通道部31上设置有割缝8，允许压裂液向疏松砂岩岩样注入，用于模拟压裂液向地层注入的过程，
水平通道部32的外端设置有注浆接口1。
当将疏松砂岩岩样放置于环形筒6的内部时，上盖7沿环形筒6内壁向下压制疏松砂岩岩样，实现岩样制备；同时，压裂液通过注浆接口1注入至水平通道部32并流入至竖直通道部31，从割缝8流出压裂疏松砂岩岩样，实现压裂模拟。同时实现岩样制备与压裂模拟。
优选地，竖直通道部31与水平通道部32的连接处位于底座10的正中央，以保证疏松砂岩岩样所受围压受力均匀。
优选地，竖直通道部31与水平通道部32一体成型。具体地，井眼通道3可以由直角弯管连接的管道。
具体地，上盖7的侧壁设置有外螺纹，环形筒6上部的内壁设置有内螺纹，上盖7与环形筒6上部通过螺纹连接，且上盖7的侧壁能沿环形筒6的内壁旋转施压。
具体地，环形筒6的下端设置有一圈凸缘21，底座10的外边缘相似设有一圈凸台22，圈凸缘21和凸台22成对设置有若干螺栓孔，底座10的一圈凸台22套设在环形筒6的底端，且环形筒6的凸缘21与底座10的凸台22之间通过螺栓紧固，将环形筒6与底座10连成一个整体。
更具体地，环形筒6的外径与底座10的凸台22内径相等。
为了增强环形筒6与底座10之间的密封性，以防止环形筒6内的压裂液外溢，凸台22的内壁与环形筒6底端的外壁之间的结合处设置有密封垫圈9，通过密封环形筒6底部与底座10之间的连接缝隙以密封环形筒6底部空间。优选地，密封垫圈9为橡胶垫圈。
为方便环形筒6的取放，环形筒6外壁设置有一对把手4。
在实验过程中，可以选择混合砂料5为原料制备疏松砂岩岩样，混合砂料5为石英砂、蒙脱石、伊利石及水的混合物，其中，蒙脱石及伊利石可以用树脂胶等胶液替代。混合砂料5放置于环形筒内部，可以通过改变混合砂料5中的石英砂的含量占比改变疏松砂岩岩样的物性。
本发明公开的实验装置能同时实现岩样制备与压裂模拟，能够较好的模拟疏松砂岩岩样压裂时裂缝起裂及延伸的状态，还原在钻井过程中钻井液发生滤失生成泥饼的过程，为开展室内试验，以揭示疏松砂岩地层压裂时裂缝的起裂及延伸机理，能够为探索疏松砂岩压裂工艺提供有力的理论基础和为理论分析和数值模拟综合研究提供支持。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，包括一个环形筒(6)和至少一个井眼通道(3)，
所述环形筒(6)的顶部和底端分别可拆卸配置有上盖(7)和底座(10)，其中，所述上盖(7)能沿所述环形筒(6)内壁向下施压；
所述井眼通道(3)包括竖直通道部(31)和水平通道部(32)，所述水平通道部(32)水平设置于所述底座(10)内，所述竖直通道部(31)竖直设置于所述水平通道部(32)的内端端部且所述竖直通道部(31)和所述水平通道部(32)相连通；
所述竖直通道部(31)上设置有割缝(8)，所述水平通道部(32)的外端设置有注浆接口(1)；
当将疏松砂岩岩样放置于所述环形筒(6)的内部时，所述上盖(7)沿所述环形筒(6)内壁向下压制所述疏松砂岩岩样，实现岩样制备；同时，压裂液通过所述注浆接口(1)注入至水平通道部(32)并流入至竖直通道部(31)，从割缝(8)流出压裂疏松砂岩岩样，实现压裂模拟。
2.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述竖直通道部(31)与所述水平通道部(32)的连接处位于所述底座(10)的正中央。
3.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述竖直通道部(31)与所述水平通道部(32)一体成型。
4.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述上盖(7)的侧壁设置有外螺纹，所述环形筒(6)上部的内壁设置有内螺纹，所述上盖(7)与所述环形筒(6)上部通过螺纹连接，且所述上盖(7)的侧壁能沿所述环形筒(6)的内壁旋转施压。
5.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述底座(10)的外边缘相似设有一圈凸台(22)，所述底座(10)的一圈凸台(22)套设在所述环形筒(6)的底端。
6.如权利要求5所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述环形筒(6)的下端设置有一圈凸缘(21)，所述圈凸缘(21)和所述凸台(22)成对设置有若干螺栓孔，所述环形筒(6)的凸缘(21)与所述底座(10)的凸台(22)之间通过螺栓紧固，将所述环形筒(6)与所述底座(10)连成一个整体。
7.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述凸台(22)的内壁与所述环形筒(6)底端的外壁之间的结合处设置有密封垫圈(9)。
8.如权利要求7所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述密封垫圈(9)为橡胶垫圈。
9.如权利要求1所述的疏松砂岩制样和压裂模拟一体化的实验装置，其特征在于，
所述环形筒(6)外壁设置有一对把手(4)。
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