CN115853507B - 水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置及方法，所述模拟实验装置包括：泵注系统，包括目标实验矿场真实泵注车辆，用于泵注真实压裂材料；测试系统，包括安全护堤、模拟井筒、井筒固定装置、井筒堵头和地下沉井，模拟井筒采用真实套管搭建，模拟井筒通过多个井筒固定装置固定在安全护堤内，地下沉井与安全护堤相连通，用于回收模拟实验的压裂材料，模拟井筒的一端与泵注系统连通，另一端通过井筒堵头进行封堵；模拟井筒上构建多簇模拟射孔，模拟矿场井下水平井多簇射孔情况。本发明通过采用真实套管、压裂材料、泵注系统等开展孔眼冲蚀矿场模拟实验，使实验条件高度还原现场实际情况，为孔眼冲蚀规律研究提供新的方向。

Description

水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置及方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体的涉及水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置及方法。

背景技术

套管射孔完井是较为常见的一种完井方式，在压裂施工时，携砂液通过射孔时产生节流，使孔眼处发生较强的冲蚀效应。孔眼冲蚀将直接造成孔眼限流作用失效，导致簇间进液量失衡，各簇裂缝无法均匀有效扩展，对压裂整体改造效果造成负面影响。因此，针对孔眼冲蚀规律的研究对于保障井筒完整性及安全性有一定意义。

目前国内外针对孔眼冲蚀的研究方法主要为数值模拟、小型物模实验、井场实验。然而，由于井下环境及射孔套管结构的复杂性，以上方法存在明显的局限性，主要存在以下问题及难点：

1.数值模拟计算存在局限性，其假设条件过多，与真实环境存在明显差异；

2.小型物模实验受限于实验尺度和压力方面，其所得规律和结论与现场实际存在一定差距；

3.井场实验无法对孔眼形态进行三维观测，且实验成本极高，不具备经济性，无法实现大规模推广、应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置及方法，基于真实压裂材料实现大尺寸、高压力、高还原性、利于推广等优势的冲蚀矿场模拟实验方法，真实还原实际压裂条件下的射孔孔眼冲蚀现象，为压裂设计优化提供参考。具体地，采用了如下技术方案：

水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，包括：

泵注系统，包括目标实验矿场真实泵注车辆，用于泵注真实压裂材料；

测试系统，包括安全护堤、模拟井筒、井筒固定装置、井筒堵头和地下沉井，所述的模拟井筒采用真实套管搭建，模拟井筒通过多个井筒固定装置固定在所述安全护堤内，所述的地下沉井与所述安全护堤相连通，用于回收模拟实验的压裂材料，所述模拟井筒的一端与所述泵注系统连通，另一端通过所述井筒堵头进行封堵；

所述模拟井筒上构建多簇模拟射孔，模拟矿场井下水平井多簇射孔情况。作为本发明的可选实施方式，所述的井筒固定装置包括固定在所述安全护堤的底壁上的固定底座、固定在所述固定底座上的固定管夹和与固定管夹可拆卸连接的活动管夹，所述的活动管夹与固定管夹之间形成用于固定套装所述模拟井筒的井筒管套；

多个所述的井筒固定装置沿所述模拟井筒在安全护堤内的延伸长度上均匀分布。

作为本发明的可选实施方式，本发明所述的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，包括数据采集系统和监控系统，所述的泵注系统、数据采集系统分别与所述监控系统电连接；

所述的数据采集系统包括用于获取模拟井筒上模拟射孔的冲蚀图像的3D扫描成像装置、CT扫描仪和显微观测装置。

作为本发明的可选实施方式，所述泵注系统包括砂车、压裂液罐车、混砂车、泵车和仪表车，所述的砂车内储备支撑剂，所述的压裂液罐车内被导入压裂液，所述砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，所述的泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，所述的泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连通；所述的泵车与所述仪表车通过线缆进行电连接。

本发明同时提供采用所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒的射孔方案，并在所述模拟井筒上构建出模拟射孔；

将构建有模拟射孔的模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

根据目标区块压裂设计准备压裂材料，配制足量压裂液并导入泵注系统，泵注系统储备足量支撑剂；

将模拟井筒与地面泵注系统相连接，启动泵注系统，监控系统实时监测泵注系统的压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停止泵注结束实验；

取出模拟井筒，数据采集系统对模拟井筒上模拟射孔的孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

作为本发明的可选实施方式，本发明所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，所述泵注系统的产生的测试压力大于等于105MPa，所述模拟井筒上模拟射孔流速大于200m/s。

作为本发明的可选实施方式，本发明所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于，通过控制泵注系统获取不同排量、和/或支撑剂类型、和/或加砂浓度条件下模拟射孔的孔眼冲蚀规律。

作为本发明的可选实施方式，本发明所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒射孔方案，井筒长度1m，射孔数1个，孔径10mm，射孔位置位于井筒中点；

将模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度20mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制50m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车内储备5m³支撑剂；

砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连通，泵车与所述仪表车通过线缆进行电连接，检测车组各项功能运行正常；

启动泵车小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，排量设置为0.8m³/min，砂浓度为90kg/m³，实时监测泵车压力曲线及监控录像，加砂量达到5m³后停泵，结束实验；

取出模拟井筒，对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

作为本发明的可选实施方式，本发明所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒射孔方案，并据此对模拟井筒套管进行加工；

将模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度100mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制40m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车内储备4m³支撑剂；

砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连接连通，泵车与所述仪表车通过线缆进行电连，检测车组各项功能运行正常；

启动泵车小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，实时监测泵车压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停泵，结束实验；

取出模拟井筒，对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，具有如下有益效果：

1、本发明水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，支持参考真实施工方案制定射孔方案，采用真实套管构建模拟井筒，真实压裂材料作为实验原料，以泵注车辆所提供的动力源进行孔眼冲蚀模拟实验，最大程度地还原了现场实际情况，所得规律和结论更具有准确性、客观性、真实性。

2、本发明水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，适用于单簇和多簇条件下的水平井孔眼冲蚀模拟研究，且突破了小型冲蚀实验具有的尺度局限。

3、本发明水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，专注于模拟井筒上射孔孔眼的冲蚀效应研究，更加注重研究孔眼冲蚀的影响因素，这样，本发明的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，在研究孔眼冲蚀规律的同时，还可为孔眼冲蚀数值模拟的拟合、暂堵球坐封规律等研究提供数据支持与参考。

4、本发明水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，从多角度对孔眼冲蚀进行分析，以更充分掌握孔眼冲蚀作用规律。

5、本发明的实验考虑多因素耦合作用，可获得不同排量、支撑剂类型、加砂浓度等条件下的孔眼冲蚀规律，对非常规油藏开发策略优化具有指导意义，为孔眼冲蚀规律研究提供了一种全新的思路和方法，对压裂改造施工设计优化具有重要指导意义。

附图说明：

图1 本发明实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的泵注系统与测试系统的平面布局视图；

图2 本发明实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的测试系统的结构原理示意图；

图3 本发明实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置沿图2中A-A面的剖面图；

图4 本发明实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的系统原理示意图；

图5 本发明实施例一水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法的压力曲线；

图6 本发明实施例一水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法得到的模拟射孔孔眼的内壁形态图片；

图7 本发明实施例二水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法的压力曲线；

图8 本发明实施例二水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法得到的模拟射孔孔眼的内壁形态图片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1-图4所示，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，包括：

泵注系统，包括目标实验矿场真实泵注车辆，用于泵注真实压裂材料；

测试系统，包括安全护堤202、模拟井筒201、井筒固定装置203、井筒堵头204和地下沉井205，所述的模拟井筒201采用真实套管搭建，模拟井筒201通过多个井筒固定装置203固定在所述安全护堤202内，所述的地下沉井205与所述安全护堤202相连通，用于回收模拟实验的压裂材料；所述模拟井筒201的一端与所述泵注系统连通，另一端通过所述井筒堵头204进行封堵。本实施例通过井筒堵头204将模拟井筒201的端部封堵，这样压裂液由模拟井筒201侧壁上的模拟射孔喷射出，进行模拟射孔孔眼的冲蚀实验。

所述模拟井筒201的长度L达几米、几十米甚至上百米度量级，所述模拟井筒201上构建多簇模拟射孔，模拟矿场井下水平井多簇射孔情况。

本实施例提供了一种基于真实压裂材料的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，通过采用真实套管、压裂材料、泵注系统等开展孔眼冲蚀矿场模拟实验，使实验条件高度还原现场实际情况，为孔眼冲蚀规律研究提供新的方向。

具体地，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，具有如下有益效果：

1、本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，支持参考真实施工方案制定射孔方案，采用真实套管构建模拟井筒，真实压裂材料作为实验原料，以泵注车辆所提供的动力源进行孔眼冲蚀模拟实验，最大程度地还原了现场实际情况，所得规律和结论更具有准确性、客观性、真实性。

2、本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，适用于单簇和多簇条件下的水平井孔眼冲蚀模拟研究，且突破了小型冲蚀实验具有的尺度壁垒。

3、本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，专注于模拟井筒上射孔孔眼的冲蚀效应研究，更加注重研究孔眼冲蚀的影响因素，这样，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，在研究孔眼冲蚀规律的同时，还可为孔眼冲蚀数值模拟的拟合提供数据支持与参考。

4、本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，从多角度对孔眼冲蚀进行分析，以更充分掌握孔眼冲蚀作用规律。

5、本实施例的实验考虑多因素耦合作用，可获得不同排量、支撑剂类型、加砂浓度等条件下的孔眼冲蚀规律，对非常规油藏开发策略优化具有指导意义，为孔眼冲蚀规律研究提供了一种全新的思路和方法，对压裂改造施工设计优化具有重要指导意义。

本实施例的模拟井筒201采用真实套管搭建，压裂液和支撑剂均与现场保持一致，最大程度地还原实际施工情况。本实施例的安全护堤202为建造在地面上的敞口深坑，深坑延伸一定的长度，所述模拟井筒201固定在深坑内沿其长度方向延伸。本实施例的地下沉井205为设置在地面下部的沉井，与所述深坑连通，用于回收压裂液。

本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，可容纳模拟井筒201长度达到25m，可采用射孔枪构建模拟孔眼，最大尺度的贴合实际施工条件。

因此，本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，可兼容各尺寸套管，适用范围较广。

本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，采用地下沉井205设计，保证实验安全性的同时避免压裂液外泄造成环境污染。

实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，在进行实验时，需要在高压作业区设置警戒线并清场。

作为本实施例的可选实施方式，参见图3所示，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，所述的井筒固定装置203包括固定在所述安全护堤202的底壁上的固定底座203a、固定在所述固定底座203a上的固定管夹203b和与固定管夹203b可拆卸连接的活动管夹203c，所述的活动管夹203c与固定管夹203b固定连接形成用于固定套装所述模拟井筒201的井筒管套；多个所述的井筒固定装置203沿所述模拟井筒201在安全护堤202内的延伸长度上均匀分布。

本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，包括数据采集系统和监控系统，所述的泵注系统、数据采集系统分别与所述监控系统电连接。

所述的数据采集系统包括用于获取模拟井筒上模拟射孔的冲蚀图像的3D扫描成像装置和CT扫描仪。本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，结合3D扫描、CT扫描等多项技术对模拟射孔孔眼冲蚀进行数据采集，可实现冲蚀速率、冲蚀后孔眼形态精细化描述与重构等方面综合分析孔眼冲蚀变化规律。

参见图1所示，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，所述泵注系统包括砂车101、压裂液罐车102、混砂车103、泵车104和仪表车，所述的砂车101内储备支撑剂，所述的压裂液罐车102内被导入压裂液，所述砂车101、压裂液罐车102分别通过地面管线与混砂车103进行管路串联连通，所述的泵车104与所述混砂车103通过地面管线进行管路串联连通，所述的泵车104通过地面管线与所述模拟井筒201进行管路串联连通；所述的泵车104与所述仪表车通过线缆进行电连接。本实施例所述的仪表车用于监测获取泵车运行的排出排量、压裂液油压等运行过程参数。

因此，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，在施工压力和排量方面，最大限度还原实际施工情况。

参见图4所示，本实施例的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，所述砂车101、压裂液罐车102和混砂车103组成动力单元；泵车104或者是泵车组（多个泵车串联）组成液体供应单元；地面管线等地面设备组成地面辅助设施，模拟井筒201及相关固定装置组成测试系统。

本实施例同时提供采用所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒201的射孔方案，并在所述模拟井筒201上构建出模拟射孔；

将构建有模拟射孔的模拟井筒201通过井筒固定装置203固定安装在安全护堤202内；

根据目标区块压裂设计准备压裂材料，配制足量压裂液并导入泵注系统，泵注系统储备足量支撑剂；

将模拟井筒201与地面泵注系统相连接，启动泵注系统，监控系统实时监测泵注系统的压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停止泵注结束实验；

取出模拟井筒201，数据采集系统对模拟井筒201上模拟射孔的孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

具体地，本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，所述泵注系统产生的测试压力大于等于105MPa，所述模拟井筒上模拟射孔流速大于200m/s。

本实施例所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，通过控制泵注系统获取不同排量、和/或支撑剂类型、和/或加砂浓度条件下模拟射孔的孔眼冲蚀规律。

本实施例水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，水平井多簇射孔通过射孔枪在模拟井筒射击出多个射孔孔眼进行模拟。

实施例一

本实施例所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒201射孔方案，井筒长度1m，射孔数1个，孔径10mm，射孔位置位于模拟井筒中点；

将模拟井筒通201过井筒固定装置203固定安装在安全护堤202内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度20mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制50m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车内储备5m³支撑剂；

所述的砂车101、压裂液罐车102分别通过地面管线与混砂车103进行管路串联连通，所述的泵车104与所述混砂车103通过地面管线进行管路串联连通，所述的泵车104通过地面管线与所述模拟井筒201进行管路串联连通，所述的泵车104与所述仪表车通过线缆进行电连接，检测车组各项功能运行正常；

将模拟井筒通201与地面管线相连接，启动泵车104小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，排量设置为0.8m³/min，砂浓度为90kg/m³，监控系统实时监测泵车压力曲线及监控录像，加砂量达到5m³后停泵，结束实验；

取出模拟井筒通201，数据采集系统对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

参见图5为上述实施例实验方法的压力曲线图，其中，X轴表示时间坐标轴，Y1表示泵车排出排量坐标轴，Y2表示油压坐标轴，Y3表示模拟井筒套压坐标轴，Y4表示压裂液砂比坐标轴，曲线S1表示模拟井筒套压曲线，曲线S2表示泵车排出排量变化曲线，曲线S3表示压裂液砂比变化曲线。由图5中的压力曲线图分析可知，模拟井筒套压曲线套管压力下降证明孔眼摩阻降低，证明孔眼内壁形态发生变化。

图6为上述实验方法的模拟射孔孔眼的内壁形态图片。

实施例二

本实施例所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒201射孔方案，并据此对模拟井筒套管进行加工；

将模拟井筒201通过井筒固定装置203固定安装在安全护堤202内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度100mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制40m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车101内储备4m³支撑剂；

所述的砂车101、压裂液罐车102分别通过地面管线与混砂车103进行管路串联连通，所述的泵车104与所述混砂车103通过地面管线进行管路串联连通，所述的泵车104通过地面管线与所述模拟井筒201进行管路串联连通，所述的泵车104与所述仪表车通过线缆进行电连接，检测车组各项功能运行正常；

将模拟井筒201与地面管线相连接，启动泵车小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，监控系统实时监测泵车压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停泵，结束实验；

取出模拟井筒201，数据采集系统对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

参见图7为上述实施例实验方法的压力曲线图，其中，X轴表示时间坐标轴，Y1表示泵车排出排量坐标轴，Y2表示油压坐标轴，Y3表示模拟井筒套压坐标轴，Y4表示压裂液砂比坐标轴，曲线S1表示模拟井筒套压曲线，曲线S2表示泵车排出排量变化曲线，曲线S3表示压裂液砂比变化曲线。由图5中的压力曲线图分析可知，模拟井筒套压曲线套管压力下降证明孔眼摩阻降低，证明孔眼内壁形态发生变化。

图8为上述实验方法的模拟射孔孔眼的内壁形态图片。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，其特征在于，包括：

泵注系统，包括目标实验矿场真实泵注车辆，用于泵注真实压裂材料；

测试系统，包括安全护堤、模拟井筒、井筒固定装置、井筒堵头和地下沉井，所述的安全护堤为建造在地面上的敞口深坑，所述的模拟井筒采用真实套管搭建，模拟井筒通过多个井筒固定装置固定在所述安全护堤内，所述的地下沉井与所述安全护堤相连通，用于回收模拟实验的压裂材料，所述模拟井筒的一端与所述泵注系统连通，另一端通过所述井筒堵头进行封堵；

所述模拟井筒上构建多簇模拟射孔，模拟矿场井下水平井多簇射孔情况；

所述的井筒固定装置包括固定在所述安全护堤的底壁上的固定底座、固定在所述固定底座上的固定管夹和与固定管夹可拆卸连接的活动管夹，所述的活动管夹与固定管夹之间形成用于固定套装所述模拟井筒的井筒管套；

多个所述的井筒固定装置沿所述模拟井筒在安全护堤内的延伸长度上均匀分布；

通过控制泵注系统获取不同排量、和/或支撑剂类型、和/或加砂浓度条件下模拟射孔的孔眼冲蚀规律；

所述的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置包括数据采集系统和监控系统，所述的泵注系统、数据采集系统分别与所述监控系统电连接；

所述的数据采集系统包括用于获取模拟井筒上模拟射孔的冲蚀图像的3D扫描成像装置、CT扫描仪和显微观测装置。

2.根据权利要求1所述的水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置，其特征在于，所述泵注系统包括砂车、压裂液罐车、混砂车、泵车和仪表车，所述的砂车内储备支撑剂，所述的压裂液罐车内被导入压裂液，所述砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，所述的泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，所述的泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连通；所述的泵车与所述仪表车通过线缆进行电连接。

3.采用如权利要求2所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒的射孔方案，并在所述模拟井筒上构建出模拟射孔；

将构建有模拟射孔的模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

根据目标区块压裂设计准备压裂材料，配制足量压裂液并导入泵注系统，泵注系统储备足量支撑剂；

将模拟井筒与地面泵注系统相连接，启动泵注系统，监控系统实时监测泵注系统的压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停止泵注结束实验；

取出模拟井筒，数据采集系统对模拟井筒上模拟射孔的孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

4.根据权利要求3所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于，所述泵注系统产生的测试压力大于等于105MPa，所述模拟井筒上模拟射孔流速大于200m/s。

5.根据权利要求3所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒射孔方案，井筒长度1m，射孔数1个，孔径10mm，射孔位置位于井筒中点；

将模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度20mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制50m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车内储备5m³支撑剂；

砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连通，泵车与所述仪表车通过线缆进行电连接，检测车组各项功能运行正常；

启动泵车小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，排量设置为0.8m³/min，砂浓度为90kg/m³，实时监测泵车压力曲线及监控录像，加砂量达到5m³后停泵，结束实验；

取出模拟井筒，对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

6.根据权利要求3所述水平井多簇射孔孔眼冲蚀矿场模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于，包括：

根据目标区块压裂设计制定模拟井筒射孔方案，并据此加工模拟井筒套管；

将模拟井筒通过井筒固定装置固定安装在安全护堤内；

压裂液选取苯丙烯酰胺溶液，粘度100mPa·s，支撑剂选取40/70目石英砂，配制40m³压裂液并导入压裂液罐车内，砂车内储备4m³支撑剂；

砂车、压裂液罐车分别通过地面管线与混砂车进行管路串联连通，泵车与所述混砂车通过地面管线进行管路串联连通，泵车通过地面管线与所述模拟井筒进行管路串联连通，泵车与所述仪表车通过线缆进行电连接，检测车组各项功能运行正常；

启动泵车小排量运行，检查管路全程的密封性，所述小排量运行为按照不高于预设泵注系统运行排量的20%运行；

在高压作业区设置警戒线并清场，启动泵注系统，实时监测泵车压力曲线及监控录像，达到实验的目标要求后停泵，结束实验；

取出模拟井筒，对孔眼冲蚀形态进行观测，结合监测所得数据，对孔眼冲蚀规律进行分析。

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