[發(fā)明專利]一種模擬裂縫轉向壓裂的實驗裝置及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710444370.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107288603A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 溫慶志;張東曉;牟紹艷;雷剛
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B33/13;E21B43/11;E21B47/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種模擬裂縫轉向壓裂的實驗裝置及其應用，屬于油氣田開發(fā)的技術領域。

背景技術

隨著社會的不斷發(fā)展，世界的石油需求量日益增加，大多數(shù)整裝油田的開發(fā)已陸續(xù)步入高含水中后期，深層、超深層及非常規(guī)油氣資源越來越成為勘探開發(fā)的新區(qū)域。我國低滲透油田的石油資源量占全國石油總資源量的30％，開發(fā)潛力巨大。水力壓裂是通過在地層形成具有高導流能力裂縫，從而達到增產(chǎn)效果的一項技術，適用于低滲透油氣藏，隨著壓裂井的長時間開發(fā)生產(chǎn)，被水力裂縫觸及到的泄油區(qū)內原油采收率很高，但是泄油區(qū)外的原油動用程度很低，所以對儲層進行轉向壓裂改造，形成多條具有高導流能力的裂縫顯得至關重要。轉向壓裂的關鍵技術就是實現(xiàn)裂縫內轉向，裂縫能夠進入未開采區(qū)域，裂縫數(shù)目明顯多于過去的常規(guī)壓裂技術，其導流能力也大大增加。

近年來，隨著水力壓裂技術水平的提高，國內外各大油田逐漸把目光放在使水力裂縫最大程度地觸及含油區(qū)的問題上，陸續(xù)采用段內多裂縫技術或者縫內轉向壓裂技術，以提高儲層裂縫的復雜程度，使產(chǎn)量最大化。縫內轉向壓裂技術是通過在壓裂過程中加入暫堵劑，在水力壓裂的主裂縫通道產(chǎn)生橋堵，使后面注入的工作液不能繼續(xù)深入地層深處，形成高于裂縫破裂壓力的壓差值。當?shù)叵聣毫_到地應力改變后的地層或交界面臨界破裂壓力時，會在主裂縫的縱向或橫向上產(chǎn)生新的分支裂縫，可以連通油氣層深處的未被動用泄油區(qū)或天然裂縫，縫內支撐劑的鋪置也會發(fā)生變化，而且暫堵劑會在一定時間內自動解堵，不會對油層造成污染，會使儲層內的縫網(wǎng)更加復雜化，增加了油水層泄流面積，提高了原油的采收率和注入水的利用率。

暫堵劑的正確選擇和合理鋪置是影響縫內暫堵轉向壓裂技術的關鍵因素。在轉向壓裂施工過程中，暫堵劑能否在主裂縫內形成足以產(chǎn)生新裂縫的有效封堵和能否在一定的時間內解堵，對整個轉向壓裂的施工及增產(chǎn)效果有非常重要的影響。目前國內缺少對于縫內暫堵轉向壓裂模擬研究的必要實驗裝置。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種模擬裂縫轉向壓裂的實驗裝置。

本發(fā)明還提供一種上述裝置在模擬裂縫轉向壓裂的工作方法。

本發(fā)明設計了模擬暫堵劑在主裂縫內形成有效封堵進行轉向壓裂的實驗裝置，目的是對暫堵劑進行篩選，探究暫堵劑的不同鋪置參數(shù)對轉向壓裂效果的影響，優(yōu)選暫堵劑的鋪置參數(shù)。這關系到能否實現(xiàn)縫內轉向壓裂，對預測暫堵劑的暫堵效果、設計轉向壓裂施工參數(shù)和方案分析有非常重要的作用，對現(xiàn)場施工也有一定的指導意義。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種模擬裂縫轉向壓裂的實驗裝置，包括通過管線系統(tǒng)相連的泵、中間容器部和壓裂實驗設備；在所述壓裂實驗設備內設置有模擬井筒和射孔，所述泵通過中間容器部、模擬井筒的射孔向壓裂實驗設備內注入壓裂液或暫堵劑。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泵為柱塞泵，耐壓5-10MPa，排量為0-300L/h。此設計通過調節(jié)柱塞長度控制泵的排量。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述管線系統(tǒng)包括管線，所述管線的內徑為2-10mm；優(yōu)選的，所述管線系統(tǒng)還包括壓力表、流量計和配電箱，所述壓力表和流量計均為電子壓力表和電子流量計，所述配電箱用于：當所述實驗裝置的壓力超出承壓能力10MPa時，對實驗裝置立即斷電停止運行。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述中間容器部包括至少兩個并聯(lián)的中間容器，所述中間容器的進液口通過第一多通閥與泵相連；所述中間容器的出液口通過第二多通閥、高壓接頭與所述壓裂實驗設備相連。本發(fā)明中，所述管線連接至少兩個中間容器，可優(yōu)選不銹鋼材質的中間容器，不同的中間容器分別用于盛放壓裂液或暫堵劑，其工作原理主要是：泵入的液體通過管線進入中間容器，向所述中間容器內的活塞施加壓力，受壓后的活塞驅動中間容器內的液體進入壓裂實驗設備。當壓裂實驗設備需要泵入壓裂液時，將盛放壓裂液的中間容器的閥門打開，將盛放暫堵劑的中間容器的閥門關閉，驅動壓裂液進入壓裂實驗設備；當需要加入暫堵劑時，將盛放壓裂液的中間容器的閥門關閉，將盛放暫堵劑的中間容器的閥門打開，驅動暫堵劑進入壓裂實驗設備。本發(fā)明采用至少兩個并聯(lián)中間容器的主要優(yōu)點有：(1)采用不銹鋼材料，耐腐蝕，使用時間長；(2)壓裂液和暫堵劑互不影響，中間容器分別盛放兩種液體，可以隨時轉換注入的液體，同時也避免了泵內原有其他流體的預存量對實驗結果產(chǎn)生影響；(3)柱塞泵泵入液體的主要作用是驅動中間容器內的活塞，該液體的性質對實驗結果無影響，所以可以注入對壓裂實驗裝置無腐蝕的液體，比如說清水，使柱塞泵的使用時間更長。