[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

本發明涉及轉向分層壓裂實驗模擬裝置，包括存儲水箱、泵、投球器和套管；泵的輸入端與存儲水箱連接，泵的輸出端與投球器的動力輸入端通過第一管路連接，投球器的輸出端與套管的頂端通過油管連接，套管的底端可拆卸連接有堵頭，堵頭遠離套管底端的一端設置有凹槽，堵頭的側面設置有與凹槽連通的孔；儲水箱上還設置有與套管連接的第二管路和第三管路，第二管路至套管頂端的距離小于第三管路至套管頂端的距離，第二管路上安裝有氣動閥，第三管路上安裝有流量計，堵頭與套管連接的裝狀態下，孔與第三管路連通。通過該裝置實現了模擬觀察動態封堵射孔炮眼并且能夠模擬液體層間轉向流動的過程，防止暫堵球顆粒參數選擇不準確給油氣開采帶來損失。

技術領域

本發明涉及壓裂增產領域，特別涉及一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置及其使用方法。

背景技術

目前國內大部分低滲特低滲油藏縱向上表現油層多、油層薄并且存在物性、巖性等方面差異。這些油層采取籠統壓裂方式很難實現幾個油層同時被充分改造，甚至出現物性差、破裂壓力高的油層不能被壓開的現象，直接影響其儲量有效動用。當這些油層之間的泥巖隔層達到一定厚度或滿足一定應力值時可借助機械分層工具一趟管柱實現對各油層自下而上逐層充分壓裂改造。而對于泥巖隔層厚度或應力值達不到機械分層壓裂工具應用條件時，國內油田提出采用暫堵轉向分層壓裂工藝來實現各油層的逐層改造。此外為有效開發頁巖氣等非常規資源，該工藝還可被應用到實現頁巖氣水平井段內多簇多縫體積壓裂，大幅加快了國內涪陵等頁巖氣示范區建設。該工藝的關鍵是選擇的用于暫堵轉向分層壓裂的暫堵球能夠有效封堵已壓裂的低破裂壓力油層位置射孔炮眼，迫使井筒無進液通道造成井筒壓力上漲進而壓開破裂壓力高的油層達到壓裂液轉向進行分層壓裂目的。暫堵球顆粒參數選擇需要借助實驗儀器進行評價優選。但是目前實驗模擬裝置集中于評價暫堵劑封堵壓裂裂縫過程，如專利CN207161044U《一種壓裂用暫堵劑評價裝置》、CN107288603A《一種模擬裂縫轉向壓裂的實驗裝置及其應用》和CN208137906U《一種暫堵轉向性能評價用真三軸試驗裝置》，對于模擬觀察動態封堵射孔炮眼并且能夠模擬液體層間轉向流動的過程未見有人研究。

而暫堵球顆粒參數選擇不準確會導致無法有效封堵已壓裂層射孔炮眼，從而導致暫堵轉向分層壓裂失敗，導致損失數十上百萬元的施工費用，嚴重的會導致無法實現對物性差、破裂壓力高的油層進行儲量動用，致使依托壓裂來實現開采的儲量損失，由此可見，研發一種模擬觀察動態封堵射孔炮眼并且能夠模擬液體層間轉向流動的過程的裝置的重要性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置及其使用方法，以解決上述的技術問題。

本申請的技術方案為一種轉向分層壓裂實驗模擬裝置，包括存儲水箱、泵、投球器和套管；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連接，所述投球器的輸出端與所述套管的頂端通過油管連接，所述套管的底端可拆卸連接有堵頭，所述堵頭遠離套管底端的一端設置有凹槽，所述堵頭的側面設置有與所述凹槽連通的孔；所述儲水箱上還設置有與所述套管連接的第二管路和第三管路，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，所述第三管路上安裝有流量計，所述堵頭與所述套管連接的裝狀態下，所述孔與所述第三管路連通。

優選的，所述第一管路上設置有旁通管，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；所述第一管路上連接有安全管路，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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密封。

優選的，所述泵為射流泵。