[發(fā)明專利]一種全程可視化自支撐壓裂工藝研究裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910955773.8
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110805423A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裴宇昕;李東平;周立宏;付大其;林火養(yǎng);孫向東;李海霞;朱旭;周凱;楊暕暕;李曉娟;袁燦江;周靜;張謙
• 申請（專利權(quán)）人: 大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B47/00;E21B47/002
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 張義

本發(fā)明公開了一種全程可視化自支撐壓裂工藝研究裝置，包括如下單元：(1)可視化可變縫寬模擬自支撐壓裂液分布流動平板及壓力測定單元；(2)可視化夾持控溫單元；(3)可視化注液管線、井筒、混砂車模擬單元；(4)供液單元；(5)控壓、控流量單元；(6)自支撐壓裂液與通道壓裂液分離器；(7)圖像采集單元；上述單元組合在一起將形成一個具有耐10MPa液體壓力的可模擬射孔帶、平行裂縫空間內(nèi)自支撐壓裂液體系流動分布規(guī)律的流動空間，同時此流動空間配有加熱控溫系統(tǒng)，能夠提供模擬地層的加熱條件，使不同分布的自支撐壓裂液產(chǎn)生相變形成自支撐固相。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油開采領(lǐng)域，尤其屬于采油采氣增產(chǎn)措施工藝領(lǐng)域，特別涉及一種全程可視化自支撐壓裂工藝研究裝置。

背景技術(shù)

面對目前體積壓裂技術(shù)存在的滑溜水?dāng)y帶石英砂運(yùn)移距離有限、加砂粒徑極小、通常無法連續(xù)作業(yè)的技術(shù)難題。目前研發(fā)出一種全新的水力壓裂工藝措施——液體自支撐壓裂技術(shù)。其技術(shù)原理為：利用不混相的自支撐壓裂液(常溫下不含固相，為具有良好流動能力的液體，具有獨特的熱敏感性，被加熱至一定溫度時產(chǎn)生自支撐固相)與通道壓裂液(常溫下同樣為不含固相且流動性良好的液體。通道壓裂液與自支撐壓裂液呈非互溶、非混相狀態(tài)，具有降低自支撐壓裂液濾失、控制自支撐壓裂液在裂縫內(nèi)分布的功能，以保證形成具有高導(dǎo)流能力的自支撐裂縫)將地層壓開(或同時配合常規(guī)壓裂液等)，利用自支撐壓裂液所具有的特殊的熱敏性質(zhì)，在形成的裂縫中受地層的加熱作用后形成具有良好強(qiáng)度的自支撐固相以支撐裂縫；同時通過控制通道壓裂液的液體性質(zhì)與施工參數(shù)，控制形成自支撐固相在裂縫中的分布，以形成高導(dǎo)流能力的自支撐裂縫，達(dá)到提高油氣井產(chǎn)能之目標(biāo)。這一技術(shù)配合體積壓裂使用時可有效提高體積壓裂后的有效改造體積，自支撐固相可在裂縫最深處形成與裂縫尺寸相匹配的大粒徑支撐顆粒，大幅提高壓后產(chǎn)量。

根據(jù)自支撐壓裂技術(shù)的原理，自支撐壓裂形成具有一定形狀與尺寸的自支撐固相的過程中，受到自支撐壓裂液與通道壓裂液(合并稱為自支撐壓裂液體系)的配方、兩相液體比例、施工注液排量等參數(shù)的復(fù)雜影響。而不同形狀和尺寸的自支撐固相對形成自支撐裂縫的導(dǎo)流能力差異極大，因此為了保證自支撐壓裂技術(shù)的施工效果，對自支撐壓裂液的流動與自支撐固相分布規(guī)律開展研究有必要性。

自支撐壓裂液體系的流動過程分為以下幾個步驟：

①自支撐壓裂液與通道壓裂液從不同的地面液罐中經(jīng)過地面流動管線流動至混砂車(流動管線為地面低壓3寸左右粗管線)；

②進(jìn)入混砂車后從混砂車出口處的吸液泵(轉(zhuǎn)速可達(dá)1450轉(zhuǎn)/分鐘)經(jīng)過高速剪切后流出；

③經(jīng)過壓裂車后經(jīng)由壓裂撬管匯接至井口；

④經(jīng)過井口采油樹進(jìn)入套管、油管或油管套管混合注入(根據(jù)具體施工設(shè)計)；

⑤經(jīng)過射孔帶進(jìn)入地層裂縫。

因此，自支撐壓裂液體系的各流動過程決定了自支撐壓裂液在地層裂縫內(nèi)的流動形態(tài)與自支撐固相的最終分布形態(tài)。為真實模擬自支撐壓裂工藝過程需要對整個施工過程進(jìn)行全程模擬研究。

根據(jù)水力壓裂基本原理，在裂縫壓開后自支撐壓裂液以大排量高泵壓泵注地層裂縫過程中，地層裂縫的張開寬度與地層內(nèi)靜壓力正相關(guān)，而裂縫內(nèi)流體的靜壓力決定于施工排量及液體濾失速度。在施工的后期，自支撐壓裂液逐漸被地層加熱升溫發(fā)生相變形成自支撐固相，由于壓裂液的濾失與停止注液導(dǎo)致裂縫寬度不斷減小，最終將自支撐固相擠壓固定至裂縫的某一具體位置。因此，為了保證研制的實驗裝置可模擬自支撐固相固化后的分布情況，裂縫寬度必須可以調(diào)整。同時整體裝置需要具備在150℃溫度下耐10MPa壓力時仍不泄露液體的能力。