CN205260031U - 一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，包括与进口阀门相连通的井筒，井筒的两边分别通过射孔装置连通玻璃板构成的两翼裂缝，每个两翼裂缝均通过橡胶管连通到管道上，井筒的两边管道与进口阀门安装的管道汇合形成通路；该装置可模拟水平井分段多簇压裂时射孔孔道和主裂缝内携砂液运移情况；压裂液进入井筒内，压力迫使流体进入射孔孔道，最后流入主裂缝中；在主裂缝内由于重力、流速等因素发生沉降，并且由于不同的排量、液量、支撑剂粒径、射孔参数、裂缝距离、裂缝面的角度，会出现不同的砂堤形态。通过控制以上参数的变化来研究支撑剂的运移沉降规律，对今后的压裂施工可进行建议性实例分析研究。

Description

一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发过程中的现场工艺，尤其是模拟在不同排量、不同压裂液和支撑剂体系下一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置。

技术背景

储层压裂是低渗透油田实现高产稳产的重要手段，它从井筒两侧压出了两条通向地层的具有高导流能力的通道，从而减小了油气渗流的阻力加快了油气运移的速度。但由于目的层的非均质性，地应力的各向异性等因素，实际压裂后在近井筒附近的两翼裂缝面会形成不同的角度，得到的裂缝会出现左右侧不在同一个平面上，随后发生旋转使得最终的裂缝面垂直于最小水平主应力方向。分段多簇压裂时由于近井筒附近的应力集中，会使得压裂产生左右位置不对称的两翼裂缝。由于近井筒附近裂缝的位置形态会影响支撑剂的运移、携砂、铺置等各种情况，因此通过模拟不共面裂缝实验来分析携砂液在射孔孔道和主裂缝的运移情况，以及由于射孔参数变化而引起支撑剂的沉降规律发生改变，对今后现场的水平井压裂和近井筒附近的裂缝形态研究具有一定的指导意义。

水平井微地震监测是目前储层压裂中最精确、最及时、信息最丰富的监测手段。将压裂施工参数和震源监测参数汇总后，根据地层的破裂点信息进行追踪和定位，对比分析后得出压裂范围、裂缝延伸方向。客观评价压裂工程的最终效果，但是费用非常昂贵。此外西南石油大学李骏等研究了多角度分支缝缝内支撑剂沉降及铺置实验装置不能模拟裂缝面发生旋转情况。

发明内容

为了克服以上研究的不足，本实用新型的目的是提供一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，采用主裂缝的位置可以改变，主裂缝面的角度可以调节来实现左右两侧的裂缝不在同一个平面上；可以模拟不同孔密，孔径条件下，射孔参数的变化对支撑剂运移带来的影响；并且该装置可以检测不同的排量、液量、支撑剂粒径对主裂缝中最终形成的砂堤形态的影响程度。

为了达到上述目的，本实用新型装采用以下的技术方案：

一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，包括与进口阀门7相连通的井筒1，井筒1的两边分别通过射孔装置3连通玻璃板构成的两翼裂缝2，每个两翼裂缝2均通过橡胶管4连通到管道5上，井筒1的两边管道5与进口阀门7安装的管道汇合形成通路。

所述的每根橡胶管4上均设置有开关6。

所述的射孔装置3包括与井筒1连接的高压管汇喷嘴3-1，高压管汇喷嘴3-1安装在管壁模拟装置3-2的一端，管壁模拟装置3-2的另一端安装在射孔孔道装置3-3的一端，射孔孔道装置3-3的另一端通过丝堵开关3-6连接在六角螺栓接头3-4一端，六角螺栓接头3-4另一端连通两翼裂缝2。

在射孔装置3的两端安装有一个压差传感器3-5。

所述射孔装置3中相同的裂缝部件结构和材质相同，均采用矩形一体化设计模型。

本实用新型的有益效果是:能够模拟真实地层近井筒附近不同角度的裂缝面的携砂情况，同时也可以模拟多簇压裂时，左右两翼裂缝起裂位置左右不对称时的支撑剂的运移规律。采用有机玻璃材料，有助于观察支撑剂的运移、携砂、铺置等情况；采用不同的孔径，孔密等参数研究在压裂液携砂过程中射孔对其的影响规律；裂缝面的角度，射孔间距的大小的变化对研究不对称双翼裂缝延伸有指导意义。

根据本实用新型的不共面双翼主裂缝模拟装置结构简单、便于加工制造并且易于分析观测的特点，适宜推广应用。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体效果图。

图2为射孔装置的设计示意图。

具体实施方法

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细论述。

参照图1，一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，包括与进口阀门7相连通的井筒1，井筒1长约5m,内径121.4mm,外径139.7mm，壁厚9.17mm,管体屈服强度2073KN，挤毁压力为60.9MPa，为目前现场常用的N-80钢级的管道规格；井筒1的两边分别通过射孔装置3连通玻璃板构成的两翼裂缝2，图中为六块结构相同的有机玻璃构成的两翼裂缝2，两块玻璃板的距离为裂缝的厚度10mm,长为1m,宽为0.3m，当裂缝面发生旋转后，会产生左右两翼不共面的情况；每个两翼裂缝2均通过橡胶管4连通到管道5上，井筒1的两边管道5与进口阀门7安装的管道汇合形成通路。所述的每根橡胶管4上均设置有开关6。在井筒两侧可以设置多个射孔装置3的连接口以便于实现不同裂缝间距的支撑剂运移、携砂、铺置的模拟实验。

参照图2，所述的射孔装置3包括与井筒1连接的高压管汇喷嘴3-1，高压管汇喷嘴3-1安装在管壁模拟装置3-2的一端，管壁模拟装置3-2的另一端安装在射孔孔道装置3-3的一端，射孔孔道装置3-3的另一端通过丝堵开关3-6连接在六角螺栓接头3-4一端，六角螺栓接头3-4另一端连通两翼裂缝2，为了更好的研究射孔过程中的压力损失，在射孔装置3的两端安装有一个压差传感器3-5。

高压管汇喷嘴3-1的孔径、孔密等参数可以结合现场实际数据调整；管壁模拟装置3-2为射孔枪需要击穿的管壁模拟装置，厚度为11.17mm(管道壁的厚度是9.17mm,假设水泥环厚度为2mm)；射孔孔道装置3-3为纺锤状；丝堵开关3-6是控制射孔孔道液体进出的，其末端为空心六角螺栓接头2-4，实现与两翼裂缝2的连接。为了更好的研究射孔过程中的压力损失，在射孔装置的两端安装有一个压差传感器3-5。

本实用新型原理如下：

携砂液经过右端的进口阀门7流入井筒1内，在井筒1内液体在压力的驱动下流入射孔装置3，最后进入两翼裂缝2，在平行有机玻璃板之间，由于重力、流速的作用，支撑剂会在两块玻璃板间发生沉降，通过观察透明裂缝面中支撑剂在裂缝的跟部、趾部的砂堤形态来研究支撑剂的沉降运移规律。通过控制压裂液的排量、流速以及支撑剂颗粒粒径来研究在以上参数变化的条件下砂堤形态的不同；并且在这个基础之上研究射孔装置中不同的孔径、孔密对压裂液携砂的影响；通过旋转两翼裂缝2的角度，从而研究不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移情况；同时控制射孔装置内的丝堵开关来实现左右两翼裂缝位置不对称对支撑剂运移规律、砂堤形态变化的影响。

在每个两翼裂缝2裂缝的末端都连接有橡胶管4和开关6，,由于最后橡胶管4的另一端与管道5连接，结束实验后，打开左侧阀门7和开关4，清理管道中的残砂，回收支撑剂并且循环使用。

Claims (4)

1.一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，其特征在于，包括与进口阀门(7)相连通的井筒(1)，井筒(1)的两边分别通过射孔装置(3)连通玻璃板构成的两翼裂缝(2)，每个两翼裂缝(2)均通过橡胶管(4)连通到管道(5)上，井筒(1)的两边管道(5)与进口阀门(7)安装的管道汇合形成通路。

2.根据权利要求1所述的一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，其特征在于，所述的每根橡胶管(4)上均设置有开关(6)。

3.根据权利要求1所述的一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，其特征在于，所述的射孔装置(3)包括与井筒(1)连接的高压管汇喷嘴(3-1)，高压管汇喷嘴(3-1)安装在管壁模拟装置(3-2)的一端，管壁模拟装置(3-2)的另一端安装在射孔孔道装置(3-3)的一端，射孔孔道装置(3-3)的另一端通过丝堵开关3-6连接在六角螺栓接头(3-4)一端，六角螺栓接头(3-4)另一端连通两翼裂缝(2)。

4.根据权利要求1或3所述的一种不共面双翼主裂缝缝内支撑剂运移模拟实验装置，其特征在于，在射孔装置(3)的两端安装有一个压差传感器(3-5)。