[發(fā)明專利]一種基于天然露頭開展水力壓裂物理模擬實驗的射孔巖心制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910878114.9
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110763532A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉亮;李憲文;馬旭;張燕明;古永紅;丁勇;韓巧榮;趙倩云;馬新星;問曉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種基于天然露頭開展水力壓裂物理模擬實驗的射孔巖心制備方法，確定巖心試樣的射孔方案及參數(shù)；將天然露頭加工成長方體巖心試樣，并以巖心試樣一個端面中心為起始點鉆取盲孔；根據(jù)巖心試樣尺寸確定模擬井筒參數(shù)，并加工模擬井筒；采用高強度環(huán)氧樹脂膠將模擬井筒封固在巖心試樣盲孔內(nèi)；采用水力噴砂射孔的方法在巖心試樣的指定位置由表面向模擬井筒中心方向噴射出一個通孔；在形成的通孔內(nèi)設(shè)定深度位置放置一個生膠帶段塞，采用高強度環(huán)氧樹脂膠逐個封固生膠帶段塞上部通孔，段塞下部孔道連通模擬井筒作為模擬射孔。本發(fā)明可按需要設(shè)定射孔位置、射孔間距、射孔相位角、射孔孔徑以及射孔穿深等相關(guān)參數(shù)，模擬真實地層的射孔完井。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲層增產(chǎn)改造技術(shù)研究領(lǐng)域，具體涉及一種基于天然露頭開展水力壓裂物理模擬實驗的射孔巖心制備方法，用于對天然巖樣進行射孔完井。

背景技術(shù)

進入21世紀(jì)后，全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了一系列突破性進展，已成為全球油氣生產(chǎn)的重要組成部分。我國非常規(guī)油氣資源豐富，初步評價中國非常規(guī)油氣資源可采資源量為(890～1260)×10⁸t油氣當(dāng)量，是常規(guī)油氣的3倍左右。非常規(guī)油氣儲層具有油氣大面積連續(xù)分布、圈閉界限不明顯、無自然工業(yè)穩(wěn)定產(chǎn)量及低孔低滲等特點。水平井規(guī)模水力壓裂技術(shù)是非常規(guī)儲層高效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在非常規(guī)油氣資源的開采過程中，通過水力壓裂技術(shù)在儲層形成具有高導(dǎo)流能力的多條水力裂縫，甚至形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，改善油氣運移條件，從而高效開發(fā)此類非常規(guī)儲層。

真三軸水力壓裂模擬實驗可以模擬油田水力壓裂過程，將流體通過高壓泵組注入試樣中預(yù)制的模擬井筒，隨著流體的持續(xù)注入，井筒內(nèi)壓力升高，當(dāng)壓力超過巖石的加載應(yīng)力和抗張強度時，發(fā)生破裂并繼續(xù)擴展。真三軸水力壓裂模擬實驗是研究水力裂縫起裂和擴展規(guī)律的有效手段。

目前現(xiàn)場多采用射孔完井，在開展水力壓裂物理模擬實驗過程中巖心制備主要有以下四種：①將帶模擬射孔材料(如鋼管、PVC管、紙卷、塑料管、鐵絲等韌性材料、可溶性固體等)的井筒固定在磨具中，用水泥澆鑄形成模型；②在模擬井筒內(nèi)用射孔槍直接射孔；③在模擬井筒內(nèi)用水力噴射器實現(xiàn)射孔；④用微鉆頭在試樣內(nèi)部用微鉆頭鉆取一定深度盲孔作為的模擬射孔。

公開號為CN104060976A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種對不同井型射孔井筒分段水力壓裂的物理模擬，該制備過程將壁面布置有射孔孔眼的模擬井筒預(yù)制到磨具中，澆鑄水泥成型并養(yǎng)護后形成人造巖心試樣。上述制備步驟形成的射孔孔道不能真實模擬射孔孔眼與巖樣的接觸情況，且由于介質(zhì)與孔道的界面效應(yīng)影響水力壓裂實驗裂縫的起裂及擴展。

公開號為CN105178922A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種用于水力壓裂物理模擬實驗的射孔完井步驟，該方法用可彎折的韌性細(xì)條帶狀材料從井筒一端伸入，從射孔處彎折伸出，將上述井筒預(yù)制到磨具中，用水泥澆鑄成型，待試樣達到預(yù)設(shè)強度時拔出韌性細(xì)條狀材料，獲得以射孔完井方式制備的模型。采用上述制備步驟模擬射孔，存在韌性材料容易與試樣形成勾狀鎖定，難以拔出的問題，并且在拔出韌性材料的過程中，容易損傷射孔，導(dǎo)致射孔數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

公開號為CN106568637A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種用于定面射孔巖石試樣的制備，該制備步驟根據(jù)巖石試樣射孔的參數(shù)通過3D打印機得到定面射孔裝配模型，定面射孔裝配模型固定于井筒鋼管外表面，沿射孔孔道方向鉆取井筒壁孔眼；向定面射孔裝配模型的射孔孔道內(nèi)灌注可溶材料，待可溶材料硬化后拆除定面射孔裝配模型；將井筒鋼管放入磨具中，用水泥澆鑄成型并養(yǎng)護后，向井筒鋼管內(nèi)注入循環(huán)水洗劑，將射孔處可溶材料溶解，得到定面射孔巖石試樣。公開號為CN104563978B的中國發(fā)明專利申請，公開了一種用于水力壓裂模擬實驗的射孔裝置與制備步驟，該步驟將可溶性固體材料固定在鋼管側(cè)壁的貫穿開孔中，向預(yù)制上述鋼管的模型中澆鑄水泥，待水泥凝固成形后，將可溶性固體材料溶解，形成連通井筒和模型材料的射孔孔道。上述兩種制備步驟采用可溶性固體材料溶解后的孔道模擬射孔，存在可溶性固體材料溶解不充分造成射孔堵塞的問題。