[發明專利]一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置

有效

• 申請號: 202011515900.1
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112627793B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 劉彥廣
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院水文地質環境地質研究所
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/27
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 丁桂紅

本發明涉及地熱清潔能源開發技術領域，具體涉及一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置，包括酸堿液配液系統、酸堿液輸送泵、酸堿液定量器、注入泵和大尺寸壓裂模芯，酸堿液配液系統與酸堿液輸送泵的輸入端連接，酸堿液輸送泵的輸出端分別與兩個酸堿液定量器連接，酸堿液輸送泵用于將酸堿液配液系統配置的酸堿液注入酸堿液定量器中。本發明通過壓裂液與酸堿劑并聯注入和高精度配置，實現在大尺寸壓裂系統中加入酸堿刺激系統，即大尺寸巖心壓裂后原位酸堿刺激過程，解決了因壓裂后再次加工巖心的擾動和小尺度效應的模擬失真問題；能夠對壓裂液體系的酸堿度調整，控制壓裂液交聯速度，提高壓裂施工的成功率，降低壓裂設計與施工成本。

技術領域

本發明涉及地熱清潔能源開發技術領域，具體涉及一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置。

背景技術

地球深部蘊藏著豐富的地熱能，其中增強型地熱系統是最具潛力的也是目前最能得以實現開發利用的清潔能源，是我國優化能源結構、藍天保衛戰國家戰略賴以實現的重要能源之一。增強型地熱系統開發工程的場地試驗研究投資大、技術難度高，在現場壓裂和人工熱儲層循環系統運行示范工程前，實施增強型地熱系統水力壓裂和酸堿刺激對井系統循環實驗室研究很有必要。為了減少直接現場施工的風險投資，就必須建立一套模擬現場的實驗室原位的增強型地熱系統壓裂和酸堿刺激對井系統循環模擬裝置，為現場壓裂工藝設計和對井系統開發提供參數和技術支持。

目前，水力壓裂作為油氣增產的主要措施之一已被廣泛應用于增強型地熱系統水力壓裂中，由于增強型地熱系統強度較高，地層覆壓較大。由于常規的酸堿刺激驅替是鉆取巖心后再遭縫，往往是單條裂隙，并不是真實裂隙網絡，而實際地層壓裂后是裂隙網絡，驅替結果失真；另外，巖心飽和不容易實現，驅替前巖心初始壓力通常是常壓下，而實際地層都是在3000米以上埋深，地層處于30Mpa以上的高壓下。壓力對于刺激劑與巖石礦物的反應起到重要的作用。壓力條件與實際地層相差很大，導致室內試驗與實際工程上酸堿刺激效果相差甚大。因此，常規的水力壓裂進行壓裂時增強型地熱系統的裂隙往往難以達到理想的效果，因為壓裂后的縫隙比較細或者縫隙被巖石碎屑填充滲透率較低，這樣不方便注入流體進入裂縫中進行循環增產。而如果沒有大尺寸壓裂并實施酸堿刺激系統循環模擬，會導致壓裂后的巖心變形，試驗數據失真。因此，本申請有必要設計一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置，以解決上述現有的技術問題和不足。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置，解決了增強型地熱系統水力壓裂縫非常細易造成再次閉合的問題；實現了壓裂液體系的酸堿度調整，能夠控制壓裂液交聯速度，提高壓裂施工的成功率，降低壓裂設計與施工成本。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種大尺寸壓裂與原位酸堿刺激對井系統循環模擬裝置，包括酸堿液配液系統、酸堿液輸送泵、兩個酸堿液定量器、注入泵和大尺寸壓裂模芯，所述酸堿液配液系統與酸堿液輸送泵的輸入端連接，所述酸堿液輸送泵的輸出端分別與兩個酸堿液定量器連接，所述酸堿液輸送泵用于將酸堿液配液系統配置的酸堿液注入兩個酸堿液定量器中，兩個所述酸堿液定量器的一端并聯、并與注入泵連接，兩個所述酸堿液定量器與注入泵之間分別連接有第一電控切換閥，兩個所述酸堿液定量器的另一端分別通過第二電控切換閥與大尺寸壓裂模芯連接。

本發明中通過大尺寸壓裂液系統與酸堿刺激劑注入系統并聯，壓裂后保持巖心壓力。關閉壓裂液注入系統，增加酸堿刺激注入系統，提升到巖心壓力，然后開啟酸堿刺激劑系統，實現真實地層壓力條件下酸堿刺激。

本發明通過第一電控切換閥和第二電控切換閥對兩套酸堿液定量器在工作和補液兩種狀態下進行切換，從而能夠實現連續性不間斷的供液。

優選地，所述酸堿液配液系統包括酸堿液攪拌容器和設置在酸堿液攪拌容器外的攪拌用隔膜閥，所述酸堿液攪拌容器的側壁上分別設置有上部循環液口和下部循環液口，所述攪拌用隔膜閥安裝在酸堿液攪拌容器的上部循環液口和下部循環液口之間。