CN211474096U - 一种裸眼爆燃压裂实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种裸眼爆燃压裂实验装置，包括测试靶和测试装置；测试靶包括套管、盖帽、水泥涂层和水泥靶；测试装置包括射孔枪、袖套式火药、起爆器、引爆装置、压力传感器和计算机。本实用新型在“一种筛管爆燃压裂实验装置及方法”专利基础上，进一步优化了关键部件、监测手段和评价方法，拓展了爆燃压裂地面模拟实验对井型覆盖的范畴，填补了目前国内裸眼爆燃压裂地面实验空白，是深入研究爆燃压裂技术在裸眼井中应用的关键步骤；与“一种裸眼井爆燃压裂井下实验方法”互补，可以系统研究，并在进行井下实验前，先进行地面实验，从而提高井下实验成功率和油井利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于爆燃压裂技术领域，具体涉及一种裸眼爆燃压裂实验装置。
背景技术
爆燃压裂技术在我国从1985年开始在陆地延长七里村油矿开始研究并应用，迄今三十余年，是一项低成本、适合于近水储层改造增产的措施技术，海上油田从2012年开始研究，目前应用十余井次，将多口长期关停井救活，并取得了显著的增产效果，是海上油田重点发展的一项措施技术。
而目前爆燃压裂应用主要集中于套管射孔井，年实施规模达到了千余井次，而在技术应用初期，在500m～1000m井深的裸眼井中进行了部分应用，但存在气体不易进入储层，井眼易坍塌等风险。海上油田在东海、南海东西部等区块有大量的裸眼井，目前确少合适的增产措施手段。
随着近年来，射孔技术的发展，射孔与爆燃压裂技术联作的出现，以及在裸眼井中的成功应用，为裸眼井增产指明了一个新方向，但裸眼井爆燃压裂地面实验研究领域相对空缺。
现有技术主要包括CN105971580A“一种筛管爆燃压裂实验装置及方法”、CN108915661A“一种裸眼井爆燃压裂井下实验方法”和CN108222911A“一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法”。
上述技术主要为进行地面实验用于评价爆燃压裂过程对筛管损伤的影响；进行井下实验，为裸眼井实施提供有效实验保障；为现场应用提供支持，实现了水平裸眼井的射孔、爆燃压裂和打孔管完井联作业。但上述技术无法直接用于裸眼地面爆燃压裂实验。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种裸眼爆燃压裂实验装置。在原筛管爆燃压裂实验装置及方法基础上，进一步优化了关键部件、监测手段和评价方法，拓展了爆燃压裂地面模拟实验对井型覆盖的范畴，填补了目前国内裸眼爆燃压裂地面实验空白，是深入研究爆燃压裂技术在裸眼井中应用的关键步骤。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种裸眼爆燃压裂实验装置，包括测试靶和测试装置；
所述测试靶包括套管、盖帽、水泥涂层和水泥靶；
所述套管由上管体、连接筋和下管体三部分组成，所述上管体上方连接有盖帽，所述下管体下方连接钢板，所述上管体和下管体之间通过垂直的连接筋连接，使各连接筋之间形成镂空“窗”；
所述套管外部(连接筋的外侧)形成有水泥涂层，该水泥涂层填充于所述各连接筋之间形成的镂空“窗”处，用于采集射孔弹的弹道样本；
所述水泥涂层外部形成有水泥靶。
所述测试装置包括射孔枪、袖套式火药、起爆器、引爆装置、压力传感器和计算机；
所述射孔枪上安装起爆器，起爆器通过导线穿过设置于盖帽中央处的圆孔与外部的引爆装置相连，使射孔枪悬挂在所述套管的内部，所述射孔枪的外部包裹有袖套式火药；
所述压力传感器安装于所述盖帽上并通过数据线与计算机相连。
在上述技术方案中，所述套管采用目前油田常用的244.475mm、177.8mm或139.7mm任一规格尺寸，钢级采用N80、L80、P110、Q235任一钢级。
在上述技术方案中，所述连接筋的数量为4根。
在上述技术方案中，所述水泥靶呈圆柱体，直径为3～5m。
在上述技术方案中，所述射孔枪采用73mm、80mm、89mm、102mm、114mm、127mm 任一尺寸枪型和相匹配的射孔弹；
在上述技术方案中，所述袖套式火药为复合推进剂型火药，其内径与射孔枪外径一致，同时包裹好袖套式火药的射孔枪最大外径不超过套管内径。
在上述技术方案中，所述压力传感器用于检测压力和时间关系的电子器件，检测压力最高不低于70MPa，监测精度为毫秒级。
一种裸眼爆燃压裂实验方法，按照下列步骤进行：
步骤一、测试靶制作：
(1)预加工套管：在套管中间部位开窗，并在套管壁外侧上、下部位焊接四个钢条用于固定连接；
(2)水泥涂层制备：将套管内侧开窗位置用塑料布密封，并在套管内放置一些充填物，再将套管垂直放置于圆形模具中，在模具和套管之间固化水泥并养护，形成水泥涂层，拆除充填物和塑料布；
(3)连接钢板：将套管垂直放置并与底部钢板焊接固定；
(4)制作盖帽：制作带有中心孔和压力监测孔的上端盖帽；
(5)制作水泥靶：在套管外用钢板制作水泥靶圆形模具，并在套管和模具之间浇筑混泥土并养护，形成水泥靶，拆除水泥靶模具；
步骤二、测试装置安装
(1)在射孔枪中安装好射孔弹，在射孔枪外部包裹并粘贴袖套式火药，射孔枪连接好起爆器和导线后，垂直放置于套管内部，并注意避免射孔弹出口位置与钢条位置重合，将导线穿过上端盖帽的中心孔与水泥靶外的引爆装置连接；
(2)将压力传感器固定于盖帽中的压力监测口中，并通过数据线与计算机连接；
步骤三、测试与数据采集
(1)开启计算机压力采集监测功能，并通过引爆装置进行起爆；
(2)测量并记录水泥靶致裂情况，包括水泥靶裂缝条数、缝长、缝宽、缝高等数据；
(3)沿着裂缝方向切割水泥靶，到水泥涂层位置，先观察涂层情况，再沿着裂缝断裂位置切割水泥涂层，观察并记录水泥涂层内、外部破坏情况，如水泥涂层整体完整，说明爆燃压裂地面实验对裸眼段井壁无损伤。如水泥涂层整体不完整，则证明有损伤，可调整射孔孔密、射孔相位、射孔弹类型、袖套式火药类型再次进行实验。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和进步：
1、在“一种筛管爆燃压裂实验装置及方法”专利基础上，进一步优化了关键部件、监测手段和评价方法，拓展了爆燃压裂地面模拟实验对井型覆盖的范畴，填补了目前国内裸眼爆燃压裂地面实验空白，是深入研究爆燃压裂技术在裸眼井中应用的关键步骤。
2、与“一种裸眼井爆燃压裂井下实验方法”互补，可以系统研究，并在进行井下实验前，先进行地面实验，从而提高井下实验成功率和油井利用率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中：1为水泥靶，2为水泥涂层，3为套管，4为袖套式火药，5为射孔枪，6为钢板，7为盖帽，8为起爆器，9为导线，10为引爆装置，11为压力传感器，12为数据线，13为计算机。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
一种裸眼爆燃压裂实验装置，包括由外而内依次设置的水泥靶1、水泥涂层2、套管3、袖套式火药4和射孔枪5，所述的套管3底部焊接有钢板6，所述套管3顶部设置有带中心孔和压力监测孔的上端盖帽7，所述套管3壁外侧中间部位开窗，所述水泥涂层2 包裹于套管3开窗部位的外侧，所述袖套式火药4包裹于射孔枪5外侧，所述射孔枪5 内部装有射孔弹，射孔枪5连接有起爆器8，所述起爆器8通过导线9穿过上端盖帽的中心孔与水泥靶1外的引爆装置10连接，所述的压力监测孔中通过丝扣固定压力传感器11，所述压力传感器11通过数据线12与计算机13连接。
所述水泥靶1直径为3～5m，并符合油气井射孔检测标准。在制作水泥靶1时，需要预留60×60mm或80×80mm规格小样，用于后续监测水泥靶1强度参数。
所述套管3采用目前油田常用的244.475mm、177.8mm或139.7mm任一规格尺寸，钢级采用N80、L80、P110、Q235任一钢级。
所述射孔枪5采用73mm、80mm、89mm、102mm、114mm、127mm任一尺寸枪型和相匹配的射孔弹；所述的袖套式火药4应为复合推进剂型火药，其内径与射孔枪5外径一致，同时包裹好袖套式火药4的射孔枪5最大外径不超过套管3内径。
所述压力传感器11用于检测压力和时间关系的电子器件，检测压力最高不低于70MPa，监测精度为毫秒级。
一种裸眼爆燃压裂实验装置的实验方法，包括以下步骤：
(1)预加工套管3，在套管3中间部位开窗，并在套管3壁外侧上、下部位焊接四个钢条用于固定连接，然后将套管3内侧开窗位置用塑料布密封，并在套管3内放置一些充填物，再将套管3垂直放置于圆形模具中，在模具和套管3之间固化水泥并养护，拆除充填物和塑料布，将套管3垂直放置并与底部钢板6焊接固定，同时制作带有中心孔和压力监测孔的上端盖帽7；
(2)在套管3外用钢板制作水泥靶1圆形模具，并在套管3和模具之间浇筑混泥土并养护，拆除水泥靶1模具；
(3)在射孔枪5中安装好射孔弹，在射孔枪5外部包裹并粘贴袖套式火药4，射孔枪5连接好起爆器8和导线9后，垂直放置于套管3内部，并注意避免射孔弹出口位置与钢条位置重合，将导线9穿过上端盖帽7的中心孔与水泥靶外的引爆装置10连接；
(4)将压力传感器11固定于盖帽7中的压力监测口中，并通过数据线12与计算机13连接；
(5)开启计算机13压力采集监测功能，并通过引爆装置10进行起爆；
(6)测量并记录水泥靶1致裂情况，包括水泥靶1裂缝条数、缝长、缝宽、缝高等数据；
(7)沿着裂缝方向切割水泥靶1，到水泥涂层2位置，先观察涂层情况，再沿着裂缝断裂位置切割水泥涂层2，观察并记录水泥涂层2内、外部破坏情况，如水泥涂层整体完整，说明爆燃压裂地面实验对裸眼段井壁无损伤。如水泥涂层整体不完整，则证明有损伤，可调整射孔孔密、射孔相位、射孔弹类型、袖套式火药4类型再次进行实验。
实施例一：
2019年5月，在西安某军工靶场进行裸眼爆燃压裂地面实验，实验参数为：4#水泥靶直径3m，高1m；套管为139.7mm，钢级为N80，高1m，开窗高度为0.5m；射孔枪为89mm枪型，射孔枪长度为0.5m，射孔数为8孔，相位90°，射孔弹为DP41RDX23-1；袖套式火药为襄樊42所产品，火药力为669KJ/kg，燃烧速度为5.6mm/s(6MPa)，用量为0.25kg。
实验后，3m水泥靶致裂，裂缝条数为2条，缝长3m，缝宽6～13mm，逢高1m，水泥涂层内外均完整，实验成功。
实施例二：
2019年5月，在西安某军工靶场进行裸眼爆燃压裂地面实验，实验参数为：1#水泥靶直径3m，高1m；套管为139.7mm，钢级为N80，高1m，开窗高度为0.5m；射孔枪为89mm枪型，射孔枪长度为0.5m，射孔数为8孔，相位90°，射孔弹为DP41RDX23-1；袖套式火药的火药力为669KJ/kg，燃烧速度为5.6mm/s(6MPa)，用量为0.5kg。
实验后，3m水泥靶致裂，裂缝条数为2条，缝长3m，缝宽10～20mm，逢高1m，水泥涂层内外均完整，实验成功。
本实用新型提出一种裸眼爆燃压裂实验装置，在“一种筛管爆燃压裂实验装置及方法”专利基础上，进一步优化了关键部件、监测手段和评价方法，拓展了爆燃压裂地面模拟实验对井型覆盖的范畴，填补了目前国内裸眼爆燃压裂地面实验空白，是深入研究爆燃压裂技术在裸眼井中应用的关键步骤。并与“一种裸眼井爆燃压裂井下实验方法”互补，可以系统研究，并在进行井下实验前，先进行地面实验，从而提高井下实验成功率和油井利用率。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：包括测试靶和测试装置；
所述测试靶包括套管、盖帽、水泥涂层和水泥靶；
所述套管由上管体、连接筋和下管体三部分组成，所述上管体上方连接有盖帽，所述下管体下方连接钢板，所述上管体和下管体之间通过垂直的连接筋连接，使各连接筋之间形成镂空“窗”；
所述套管外部连接筋的外侧形成有水泥涂层，该水泥涂层填充于所述各连接筋之间形成的镂空“窗”处，用于采集射孔弹的弹道样本；
所述水泥涂层外部形成有水泥靶；
所述测试装置包括射孔枪、袖套式火药、起爆器、引爆装置、压力传感器和计算机；
所述射孔枪上安装起爆器，起爆器通过导线穿过设置于盖帽中央处的圆孔与外部的引爆装置相连，使射孔枪悬挂在所述套管的内部，所述射孔枪的外部包裹有袖套式火药；
所述压力传感器安装于所述盖帽上并通过数据线与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述套管采用目前油田常用的244.475mm、177.8mm或139.7mm任一规格尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述套管钢级采用N80、L80、P110、Q235任一钢级。
4.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述连接筋的数量为4根。
5.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述水泥靶呈圆柱体。
6.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述水泥靶直径为3～5m。
7.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述射孔枪采用73mm、80mm、89mm、102mm、114mm、127mm任一尺寸枪型和相匹配的射孔弹。
8.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述袖套式火药为复合推进剂型火药，其内径与射孔枪外径一致，同时包裹好袖套式火药的射孔枪最大外径不超过套管内径。
9.根据权利要求1所述的一种裸眼爆燃压裂实验装置，其特征在于：所述压力传感器为用于检测压力和时间关系的电子器件，检测压力最高不低于70MPa，监测精度为毫秒级。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921297951.4U CN211474096U (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 一种裸眼爆燃压裂实验装置 |
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| CN201921297951.4U CN211474096U (zh) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | 一种裸眼爆燃压裂实验装置 |
Publications (1)
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| CN211474096U true CN211474096U (zh) | 2020-09-11 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111520120A (zh) * | 2019-08-12 | 2020-08-11 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种裸眼爆燃压裂实验装置及方法 |
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2019
- 2019-08-12 CN CN201921297951.4U patent/CN211474096U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111520120A (zh) * | 2019-08-12 | 2020-08-11 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种裸眼爆燃压裂实验装置及方法 |
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