[發明專利]一種水平井不動管柱分段壓裂物理模擬工具與拉鏈式壓裂模擬實驗方法

在審

• 申請號: 201911364400.X
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111411929A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 王洪星;唐鵬飛;張浩;劉宇;齊士龍;楊春城;尚立濤;李存榮;王海濤;鄧大偉;曲寶龍;魏旭
• 申請（專利權）人: 大慶油田有限責任公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 張海霞

1.一種水平井不動管柱分段壓裂物理模擬工具與拉鏈式壓裂模擬實驗方法，其特征在于: 一種水平井不動管柱分段壓裂物理模擬工具包括：模擬井筒管體（1）、多級出液口（2）、密封圈（3）、多級注液管線（4）、巖樣（5）、盲孔（6）、模擬套管（7）、環形凹槽（8）、環氧樹脂膠（9）、恒速恒壓注入泵（10）、第一閥門（11）、第一中間容器（12）、第二閥門（13）、第二中間容器（14）；第三閥門（15）、第四閥門（16）、第五閥門（17）、第六閥門（18）、第七閥門（19）、第八閥門（20）、第九閥門（21）、第十閥門（22）第一壓力傳感器（23）、第二壓力傳感器（24）；

多級出液口（2）由第一級出液口（201）、第二級出液口（202）、第三級出液口（203）、第四級出液口相連（204）組成；其中第一級出液口（201）與第一級注液管線（401）相連，第二級出液口（202）與第二級注液管線（402）相連，第三級出液口（203）與第三級注液管線（403）相連，第四級出液口（204）與第四級注液管線（404）相連；

密封圈（3）由第一級密封圈（301）、第二級密封圈（302）、第三級密封圈（303）、第四級密封圈（304）組成；其中第一級密封圈（301）與第一級出液口（201）相連，第二級密封圈（302）與第二級出液口（202）相連，第三級密封圈（303）與第三級出液口（203）相連，第四級密封圈（304）與第四級出液口（204）相連；

多級注液管線（4）由第一級注液管線（401）、第二級注液管線（402）、第三級注液管線（403）、第四級注液管線（404）組成；其中第一模擬井筒（111）的第一級注液管線（401）與第三閥門（15）相連，第二模擬井筒（112）的第一級注液管線（401）與第七閥門（19）相連，第一模擬井筒（111）的第二級注液管線（402）與第四閥門（16）相連，第二模擬井筒（112）的第二級注液管線（402）與第八閥門（20）相連，第一模擬井筒（111）的第三級注液管線（403）與第五閥門（17）相連，第二模擬井筒（112）的第三級注液管線（403）與第九閥門（21）相連，第一模擬井筒（111）的第四級注液管線（404）與第六閥門（18）相連，第二模擬井筒（112）的第四級注液管線（404）與第十閥門（22）相連；

其中巖樣（5）鉆取盲孔（6），模擬套管（7）插入盲孔（6）通過環氧樹脂膠（9）粘結，在模擬套管內切割環形凹槽（8），模擬井筒管體（1）插入模擬套管（7）；

恒速恒壓注入泵（10）通過管線和第一閥門（11）、第二閥門（13）與第一中間容器（12）、第二中間容器（14）下端相連，第一中間容器（12）、第二中間容器（14）上端與多級注液管線（4）相連，第一壓力傳感器（23）、第二壓力傳感器（24）分別與第一中間容器（12）、第二中間容器（14）相連，第一模擬井筒（111）的第一級注液管線（401）、第二級注液管線（402）、第三級注液管線（403）、第四級注液管線（404）上端與閥門相連，末端與多級出液口（2）相連，第二模擬井筒（112）的第一級注液管線（401）、第二級注液管線（402）、第三級注液管線（403）、第四級注液管線（404）上端與閥門相連，末端與多級出液口（2）相連；

利用一種水平井不動管柱分段壓裂物理模擬工具的拉鏈式壓裂模擬實驗方法包括以下步驟：

a：致密油氣天然巖樣（5）或人造巖樣（5）切割成一定尺寸的標準立方體巖樣（5），利用鉆機在其中一面上鉆取一定深度和直徑的盲孔（6）；

b：將底部密封的模擬套管（7）放入到巖樣（5）的盲孔（6）中，并向模擬套管與巖樣（5）的盲孔（6）之間的環形空間中注入膠液，待膠液固結；

c：將切槽工具下入模擬套管（7）中，并在特定的深度位置分別切割具有一定深度（直徑）和寬度的環形凹槽（8），若切割過程中導致模擬套管（7）內壁粗糙，可進行適當打磨；

d：將模擬工具（1）插入到模擬套管（7）內，使環形凹槽（8）與出液口（2）相對且位于兩側密封圈（8）范圍內；

e：將整個巖樣（5）放置在大尺寸真三軸一種水平井不動管柱分段壓裂物理模擬工具上，連接好管線后對巖樣（5）施加三向應力進行壓裂實驗；

f：實驗結束后，卸載三向應力，取下巖樣（5）并將模擬工具（1）取出，通過CT掃描和巖樣（5）剖分觀察各段壓裂裂縫的擴展形態，實驗結束。