[發明專利]一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201911000768.8
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110608019B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 杲春;金智榮;包敏新;李升芳;王進濤;陳碧波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司
• 主分類號: E21B43/14
• 分類號: E21B43/14;E21B43/26;E21B43/27
• 代理公司: 北京文苑專利代理有限公司 11516
• 代理人: 喬志員

1.一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，包括存儲水箱(1)、泵(2)、投球器(5)和套管(16)；

所述泵的輸入端與所述存儲水箱連接，所述泵的輸出端與所述投球器的動力輸入端通過第一管路(a)連接，所述投球器的輸出端與所述套管的頂端通過油管(b)連接，所述套管的底端可拆卸連接有堵頭(14)，所述堵頭遠離套管底端的一端設置有凹槽(10)，所述堵頭的側面設置有與所述凹槽連通的孔(11)；

所述儲水箱上還設置有與所述套管連接的第二管路(e)和第三管路(f)，所述第二管路至套管頂端的距離小于所述第三管路至套管頂端的距離，所述第二管路上安裝有氣動閥(7)，所述第三管路上安裝有流量計(9)，所述堵頭與所述套管連接的狀態下，所述孔與所述第三管路連通。

2.根據權利要求1所述的一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述第一管路上設置有旁通管(c)，所述旁通管未與所述第一管路連接的一端安裝有壓力傳感器(3)；

所述第一管路上連接有安全管路(d)，所述安全管路未與所述第一管路連接的一端與所述水箱連接，所述安全管路上安裝有安全閥(4)。

3.根據權利要求1或2所述的一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述套管為圓形套管，所述第二管路和第三管路均為三個，周向均勻設置；

所述堵頭為圓形堵頭，所述孔與所述第三管路一一對應設置。

4.根據權利要求3所述的轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述堵頭為多個，且不同的堵頭上的孔的大小不同，以便于模擬不同射孔炮眼大小下暫堵球的封堵效果。

5.根據權利要求3或4所述的轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述堵頭與所述套管螺紋連接，所述堵頭與所述套管通過密封圈(15)密封。

6.根據權利要求1所述的一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述泵為射流泵。

7.根據權利要求1所述的一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述第二管路和第三管路上均設置有閘閥(6)。

8.根據權利要求1所述的一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，其特征在于，所述套管為耐壓大于等于2MPa的高強度材質做成的透明套管，以便于可視化觀察套管內流體及暫堵球流動狀態。

9.一種權利要求1-8任一項所述的轉向分層壓裂實驗模擬裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，程模擬先壓裂低破裂壓力油層過程：啟動泵，使得存儲水箱內預存的壓裂液經第一管路、投球器和油管進入套管中，最后液體經第三管路回流至儲存水箱中；

步驟2，模擬投暫堵球封堵低破裂壓力油層射孔炮眼，迫使后續流體轉向流動：投放暫堵球，暫堵球在流體的攜帶下進入套管，

其中，若投放的暫堵球能夠實現全部有效封堵，在套管繼續注入壓裂液時會造成套管壓力上升，達到打開第二管路對應氣動閥打開壓力值時，此時壓裂液轉而從第二管路回流至儲存水箱中，證明通過投暫堵球封堵實現了轉向分層壓裂目的；

如果暫堵球不能實現有效封堵，不能引起套管壓力上升打開上第二管路對應氣動閥時，說明選擇的暫堵球大小、用量不能滿足施工暫堵轉向要求，需要重新選擇暫堵球粒徑和用量，直至投放的暫堵球能夠實現全部有效封堵；

步驟3，選擇暫堵球的粒徑：停止射流泵，觀察封堵在第三管路入口處的暫堵球有無脫落現象，如果無脫落說明選擇的暫堵球粒徑合適，不會因施工排量波動導致暫堵球從射孔炮眼脫落情況發生，如果暫堵球脫落，說明暫堵球粒徑選擇不合適，需重新選擇暫堵球粒徑從第二步起再次重復后續步驟，直至暫堵球粒徑合適。