CN114458277A - 一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置 - Google Patents

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周为军
张凯
韩昌伟
何清源
陈刚
巨峰
周峰
何海洋
杨峰
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure

Abstract

本发明公开了一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置。本装置包括压力传感器和高压水管，压力传感器包括压力传感器I和压力传感器II，压力传感器I设于高压水管的输入端，压力传感器II设于高压水管的输出端，压力传感器用于测量高压水管内水的压力；所述高压水管输入端与水泵连接，输出端与伸入压裂钻孔的压裂管连接。通过测量高压水管两处位置的压力，得到差压值，此差压值大小正比于流经高压水管管路的体积流量，采用泊肃叶定律由差压计算得到水力压裂注入水流量。本发明能够实现对煤矿井下硬岩水力压裂作业中的注水压力与流量进行准确的测量与计算，基于注入流量与压力，进而对水力压裂效果进行评价。

Description

一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与 装置
技术领域
本发明涉及井下硬岩水力压裂设备，具体是一种对煤矿井下硬岩水力压裂的压力和流量测定装置，进而对水力压裂效果进行评价。
技术背景
水力压裂技术在煤矿井下开采领域有着广泛应用，包括煤层瓦斯增透、工作面坚硬顶板冲击矿压防治，回采巷道巷旁切顶卸压，工作面三角区顶板治理、巷道快速掘进等，对于处理硬岩的方法是在硬岩上打一系列钻孔，再利用高压设备向钻孔注入高压水，在水压与水体渗流的共同作用下，破坏岩层的理化性质，促使岩体内部的节理与裂隙进一步发育、扩展，从而降低硬岩的强度。
硬岩内部裂隙的扩展程度直接与水力压裂时注水压力、流量有着极大的关系，因此，水力压裂的效果可基于压力与流量进行评价。该装置中的核心技术部分为通过高压管内压力传感器得到压差，从而计算出高压管内流量值，实现压力与流量的共同采集，基于压力与流量进而对水力压裂效果进行评价。
但是现有的井下水力压裂数据采集系统在使用时，放置在压裂段的井下压力传感器采集系统只能采集到压裂段的压力值，无法得到压裂段的流量值。此外，CN202832457U公开了一种远程智能控制煤矿井下压裂泵组，实现了计算机远程操控工控机，通过控制液力变速器进行超高压调节，其压力、流量传感器均安装在泵端，压力、流量数据不能准确真实地反映压裂情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置，其能够在井下压裂中实现注水压力与流量的共同监测，并基以此进行水力压裂效果评价。本发明的技术方案如下：一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置，包括压力传感器和高压水管，压力传感器包括压力传感器I和压力传感器II，压力传感器I设于高压水管的输入端，压力传感器II设于高压水管的输出端，压力传感器用于测量高压水管内水的压力；所述高压水管输入端与水泵连接，输出端与伸入压裂钻孔的压裂管连接。通过压力传感器I与压力传感器II的压力值得出压差，根据压差由泊肃叶定律计算得到流量值，基于压力传感器II的压力值和前述计算出的流量值对水力压裂效果进行评价。
优选的，压力传感器I能准确测量该处实时水压值，压力传感器II能准确测量该处实时水压值。
优选的，所述压力传感器I和压力传感器II之间的高压水管长度为L，高压水管内径为D。
本申请提供的一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置，具备以下有益效果：
该硬岩水力压裂效果评价方法与装置，通过在高压水管两端设置压力传感器，得到高压水管两段压差，进而得到水力压裂注入流量，利用这一装置可实时对压裂孔内的实时流量数据进行准确的采集，配合传感器的压力采集，可同时获取流量数据和压力数据，可以通过流量-压力耦合分析，更加准确的评价水力压裂效果，大大提高了水力压裂的效率，促进了该方法的进一步应用发展，同时，为深入分析水力压裂致裂机理提供了科学的数据基础。
附图说明
图1示出了本申请实施例提出的一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置的示意图。
图中：1、压力传感器I；2、压力传感器II；3、高压水管；4、水泵；5、压裂管
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，以下结合具体实施例，并参照附图1，对本发明作详细说明。
压力传感器I能准确测量该处实时水压值P1，压力传感器II能准确测量该处实时水压值P2，则压差为ΔP＝P1-P2，
压力传感器I和压力传感器II之间的高压水管长度为L，高压水管直径为D。
由差压计算体积流量的公式为
Figure BDA0003469867230000021
其中，D—高压水管直径；
L—两个压力传感器之间高压水管长度；
ΔP—两处压力传感器的压力差值；
η—水的黏滞系数。
基于计算出的流量Q和压力传感器II的压力值P2进而进行水力压裂效果评价。
以上所述仅为本发明的基本思路和方法，并不用以限制本发明，凡在本发明的思路和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价的装置，包括压力传感器和高压水管，其特征在于，所述压力传感器包括压力传感器I(1)和压力传感器II(2)，压力传感器I(1)设于高压水管(3)的输入端，压力传感器II(2)设于高压水管(3)的输出端；所述高压水管(3)输入端与水泵(4)连接，输出端与伸入压裂钻孔的压裂管(5)连接。
2.根据权利要求1述的基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置，其特征在于：压力传感器I(1)能准确测量该处实时水压值，压力传感器II(2)能准确测量该处实时水压值。
3.根据权利要求1述的基于注入流量和压力的硬岩水力压裂效果评价方法与装置，其特征在于：压力传感器I(1)与压力传感器II(2)之间的高压水管(3)长度为L，高压水管内径为D。
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