[發明專利]水平井壓裂模擬試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011258768.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN114482965A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 朱慶忠;孟召平;李夢溪;姚愛軍;鄒學學;宮賀宴
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B47/06;E21B47/002;E21B47/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 李珂珂

本發明公開了水平井壓裂模擬試驗裝置及方法，包括伺服加載模塊、射孔控制模塊、水力伺服泵壓模塊和數據采集和處理模塊；伺服加載模塊包括能夠模擬儲層原始地質條件的加載室，具有鉆孔的實驗巖樣位于加載室內；射孔控制模塊包括壓裂井筒、井筒封閉塞、井筒注入塞和引流管，壓裂井筒具有多個通孔，且壓裂井筒位于鉆孔內；井筒封閉塞和井筒注入塞位于壓裂井筒內，且井筒封閉塞和井筒注入塞之間距離可調；引流管一端穿過井筒注入塞，另一端與水力伺服泵壓模塊連接；伺服加載模塊、水力伺服泵壓模塊均與數據采集和處理模塊連接。該裝置可以對真實巖樣水平井分段壓裂過程進行模擬，為水平井分段壓裂的施工設計提供理論依據。

技術領域

本發明涉及煤層氣開采技術領域，特別涉及一種水平井壓裂模擬試驗裝置及方法。

背景技術

煤儲層屬于低孔低滲非常規層，由于煤儲層的滲透率都很低，僅靠井眼圓柱側面作為排氣面是遠遠不夠的，所以必須采取人工強化增產措施。利用以鉆井水力壓裂為關鍵技術的一整套工藝過程對煤儲層進行改造，是當今世界開發煤層氣所用的主要技術。

相關技術中，水平井壓裂模擬實驗多采用在單井筒上開設單孔的方式進行壓裂模擬。

然而，相關技術僅考慮單一射孔的單水平井，由于壓裂方式過于單一，無法實現對水平井分段壓裂、多水平井壓裂等壓裂方式的模擬。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種水平井壓裂模擬試驗裝置及方法，能夠以多種壓裂方式壓裂實驗巖樣，滿足了對于多種壓裂方式的試驗模擬要求。

具體而言，包括以下的技術方案：

一方面，本發明實施例提供了一種水平井壓裂模擬試驗裝置，包括：伺服加載模塊、射孔控制模塊、水力伺服泵壓模塊、數據采集和處理模塊；

所述伺服加載模塊包括能夠模擬儲層原始地質條件的加載室，具有鉆孔的實驗巖樣位于所述加載室內；

所述射孔控制模塊包括壓裂井筒、井筒封閉塞、井筒注入塞和引流管，所述壓裂井筒具有多個通孔，且所述壓裂井筒位于所述鉆孔內；所述井筒封閉塞和所述井筒注入塞位于所述壓裂井筒內，且所述井筒封閉塞和所述井筒注入塞之間的距離可調；所述引流管的一端穿過所述井筒注入塞，另一端與所述水力伺服泵壓模塊連接；

所述伺服加載模塊、所述水力伺服泵壓模塊均與所述數據采集和處理模塊連接。

可選的，所述通孔的個數為多個，相鄰的兩個通孔之間的距離相同。

可選的，所述實驗巖樣包括至少兩個鉆孔，每個所述鉆孔中均具有壓裂井筒。

可選的，所述裝置還包括水力壓裂監測模塊；其中所述水力壓裂監測模塊包括多個應變傳感器，所述多個應變傳感器位于所述實驗巖樣的表面上。

可選的，所述水力伺服泵壓模塊還包括壓裂液儲箱、注入泵、注入泵伺服控制器、壓裂液回收箱、輸液管和排液管；

所述壓裂液儲箱通所述注入泵與所述輸液管的一端相連，所述輸液管的另一端連接所述引流管的另一端，所述注入泵伺服控制器分別與所述注入泵和所述數據采集和處理模塊連接；

所述排液管的一端與所述加載室的內腔連接，另一端與所述壓裂液回收箱連接。

所述水力壓裂監測模塊還包括高分辨率攝像機、壓力傳感器、流量傳感器和聲發射傳感器；

所述高分辨率攝像機位于加載室內，并位于所述實驗巖樣的上部；

所述壓力傳感器包括注入流壓傳感器、出水孔流壓傳感器和流體壓力傳感器，所述流量傳感器包括注入流量傳感器、出水孔流量傳感器，所述注入流壓傳感器和注入流量傳感器均位于所述注入泵和引流管之間的輸液管上，所述出水孔流壓傳感器和出水孔流量傳感器均位于所述加載室與所述壓裂液回收箱之間的排液管上，所述流體壓力傳感器位于所述實驗巖樣內部；