[發(fā)明專(zhuān)利]模擬水平井壓裂縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911340810.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113027409B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾波;謝軍;陳強(qiáng);雍銳;范宇;宋毅;郭興午;趙志恒;周小金
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/267
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/267;E21B47/00;G01N15/06
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 寧立存

本公開(kāi)提供了一種模擬水平井壓裂縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，該實(shí)驗(yàn)裝置包括管路輸送單元及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裂縫單元；管路輸送單元包括多個(gè)注入管線及回流管線，每個(gè)注入管線上均設(shè)有超聲顆粒濃度在線檢測(cè)儀，回流管線上設(shè)有液體流量計(jì)；網(wǎng)絡(luò)裂縫單元包括網(wǎng)絡(luò)裂縫模塊及模擬射孔管，網(wǎng)絡(luò)裂縫模塊內(nèi)部設(shè)置有模擬網(wǎng)絡(luò)裂縫，模擬網(wǎng)絡(luò)裂縫與回流管線連通，各網(wǎng)絡(luò)裂縫單元依次串連在一起，相鄰的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)裂縫單元的模擬射孔管之間通過(guò)注入管線連通在一起，位于各網(wǎng)絡(luò)裂縫單元末端的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)裂縫單元的模擬射孔管的出口端封閉。本實(shí)驗(yàn)裝置能夠真實(shí)可靠的反映支撐劑在頁(yè)巖壓裂縫網(wǎng)中的鋪設(shè)情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬水平井壓裂縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)外油氣需求的持續(xù)增長(zhǎng)和常規(guī)油氣產(chǎn)量的不斷下降，包括頁(yè)巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣展現(xiàn)出巨大的資源潛力，而非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)往往需要進(jìn)行水力壓裂等增產(chǎn)措施。水力壓裂的技術(shù)原理，即向儲(chǔ)層中注入壓裂液，當(dāng)壓裂液的注入速度超過(guò)儲(chǔ)層的吸收速度，就會(huì)導(dǎo)致井底壓力大于儲(chǔ)層巖石的破裂壓力，儲(chǔ)層張開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。接著向儲(chǔ)層中注入帶有支撐劑的攜砂液，以起到支撐裂縫的作用，避免裂縫在地應(yīng)力的作用下再次閉合。由于支撐劑在裂縫中的沉降和運(yùn)移規(guī)律，會(huì)影響支撐劑在縫內(nèi)的鋪置情況，從而影響了支撐劑對(duì)裂縫的支撐導(dǎo)流能力，直接決定了水力壓裂的最終效果。

常規(guī)油氣藏壓裂通常采用高粘度壓裂液在儲(chǔ)層產(chǎn)生水力裂縫，該裂縫對(duì)稱(chēng)分布于垂直井筒兩側(cè)，裂縫形態(tài)簡(jiǎn)單、規(guī)模較小，裂縫內(nèi)支撐劑運(yùn)移、沉降機(jī)理研究已較為透徹，常規(guī)的單一裂縫內(nèi)支撐劑運(yùn)移模擬實(shí)驗(yàn)裝置已基本滿足研究需求。頁(yè)巖油氣是非常規(guī)油氣資源的重要組成部分，主要依靠水平井與分段多簇壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)采。該壓裂技術(shù)采用井下分段工具，將水平井筒細(xì)分為若干級(jí)長(zhǎng)度僅數(shù)十米的壓裂段，通過(guò)多簇射孔方式，形成多個(gè)裂縫起裂、延伸點(diǎn)，最終在各壓裂段內(nèi)形成多簇壓裂縫網(wǎng)。射孔簇?cái)?shù)一般不少于3簇，簇間距為數(shù)米～數(shù)十米，各簇壓裂縫網(wǎng)通過(guò)水平井筒構(gòu)成具有并聯(lián)特征的氣液固相傳輸通道。對(duì)于頁(yè)巖油氣藏，多簇壓裂過(guò)程將產(chǎn)生水力裂縫、開(kāi)啟天然裂縫，二者相互溝通、交織形成壓裂縫網(wǎng)。因此，頁(yè)巖油氣藏壓裂縫網(wǎng)形態(tài)、裂縫網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(即裂縫之間連接關(guān)系)十分復(fù)雜，裂縫寬度具有明顯多尺度特征，導(dǎo)致壓裂縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑運(yùn)移機(jī)理研究難度大，難以為支撐劑泵注程序優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。

現(xiàn)有單裂縫或多裂縫內(nèi)支撐劑運(yùn)移模擬實(shí)驗(yàn)裝置仍無(wú)法滿足頁(yè)巖油氣水平井多簇壓裂縫網(wǎng)內(nèi)支撐劑運(yùn)移規(guī)律研究需求。傳統(tǒng)裂縫模擬單元是該類(lèi)型實(shí)驗(yàn)裝置的關(guān)鍵組件，裂縫模擬單元特征參數(shù)(如寬度、長(zhǎng)度、裂縫之間連接狀態(tài)等)與真實(shí)裂縫之間差異越小，縫內(nèi)支撐劑運(yùn)移模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果越準(zhǔn)確。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的裂縫模擬單元主要研制思路為：①利用相互平行設(shè)置的透明平板模擬主裂縫形態(tài)(如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL?201610823150.1)，平板之間或平板一側(cè)可設(shè)置分支裂縫(如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL?201410745362.3、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL201510028142.3)，主裂縫與分支裂縫之間設(shè)置可變角度的連接裝置；②利用小尺寸透明立方體單元堆積形成大尺寸立方體，各小立方體單元之間間隙為模擬主裂縫、分支裂縫，主裂縫與分支裂縫之間呈90°角度連接。采用上述思路研制的實(shí)驗(yàn)裝置明顯存在以下的不足與缺點(diǎn)：

(1)現(xiàn)有裂縫模擬單元與真實(shí)壓裂縫網(wǎng)特征差異大。一部分傳統(tǒng)裂縫模擬單元內(nèi)部?jī)H設(shè)置1條裂縫，盡管通過(guò)三維激光掃描與3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裂縫壁面形貌真實(shí)刻畫(huà)，但無(wú)法反映頁(yè)巖壓裂縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征；另一部分裂縫模擬單元通過(guò)小尺寸立方體單元組裝獲得了多條主裂縫、分支裂縫，但裂縫壁面形態(tài)光滑、平直，裂縫寬度為固定值，且主裂縫與分支裂縫之間僅能垂直連接，而頁(yè)巖儲(chǔ)層真實(shí)壓裂縫網(wǎng)的裂縫壁面形態(tài)彎曲、裂縫寬度多尺度特征明顯以及裂縫之間連接方式(即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))復(fù)雜多樣。