[發明專利]模擬壓裂液注入的井筒-裂縫實驗系統以及實驗方法

有效

• 申請號: 202110096221.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112727424B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 彭巖;徐向東;侯亞南;張廣清;李世遠;馬智驍;王一博
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00;E21B47/06;E21B47/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陳燁;張印鐸

本申請公開了模擬壓裂液注入的井筒?裂縫實驗系統以及實驗方法，實驗系統包括：多個殼體，每個殼體具有排液口和進液口，殼體內設置有：第一腔室和第二腔室，第一腔室內填充有裂縫模型，裂縫模型包括裂縫，裂縫具有相對于水平面呈起伏狀態的粗糙度，裂縫在其延伸方向上設置有多個第一壓力傳感器，裂縫與第二腔室相連通，第二腔室內填充有巖石用于模擬儲層基質；與多個所述殼體連接的模擬井筒，模擬井筒的側壁上設置有與殼體的進液口相連通的鉆孔，模擬井筒內設置有多個第二壓力傳感器；數據采集裝置；用于向模擬井筒內注入壓裂液的注液裝置。本申請能夠用于研究井筒與裂縫內壓力傳播特征及濾失作用和裂縫粗糙度對壓力傳播的影響。

技術領域

本申請涉及巖石水力壓裂技術領域，具體涉及一種模擬壓裂液注入的井筒-裂縫實驗系統以及實驗方法。

背景技術

致密巖油藏屬于非常規石油資源類型，多賦存在低孔隙度、低滲透率等非常規儲層。由于儲層的致密性、低滲透率的特點，給油藏的開發帶來極大的難度，目前通常采用壓裂技術來提高儲層的滲透率。

壓裂技術是在采油或采氣過程中將壓裂液注入至地層中，人為地使地層產生裂縫，從而改善油井井底的流動條件，使油井產量增加。脈沖循環水力壓裂是近些年來提出的一種新型壓裂技術。該技術是利用帶有波形變化壓力的交變水流作用在巖石上，使巖石發生疲勞損傷并產生裂縫，以增大壓裂面積，進而形成水力裂縫網絡。

現有技術中，對于脈沖水力壓裂開展一些實驗研究，主要是采用平板實驗手段，在平板的表面上設置有裂縫，然后將壓裂液注入至平板中，并沿著裂縫流出，從而對壓裂液在裂縫中的傳播過程進行觀察和研究。申請人發現，壓裂液在平板上設置的裂縫內傳播時無法按照真實情況下壓裂液在均質儲層的濾失情況而模擬濾失作用，導致研究結果存在著不足。因此，有必要提供一種裂縫脈沖壓力傳播規律的實驗系統以及實驗方法，來彌補現有研究的不足，為實際工程提供指導依據。

發明內容

為實現上述目的，本申請提供了一種模擬壓裂液注入的井筒-裂縫實驗系統以及實驗方法，能夠用于研究井筒與裂縫內壓力傳播特征及濾失作用和裂縫粗糙度對壓力傳播的影響。提供的技術方案如下所述：

一種模擬壓裂液注入的井筒-裂縫實驗系統，所述實驗系統包括：

多個具有中空結構的殼體，每個所述殼體具有排液口和進液口，所述殼體內設置有：靠近所述進液口的第一腔室和靠近所述排液口的第二腔室，所述第一腔室內填充有裂縫模型，所述裂縫模型包括裂縫，所述裂縫具有相對于水平面呈起伏狀態的粗糙度，所述裂縫在其延伸方向上設置有多個第一壓力傳感器，所述裂縫與所述第二腔室相連通，所述第二腔室內填充有巖石用于模擬儲層基質；

與所述多個殼體連接的模擬井筒，所述模擬井筒的側壁上設置有與所述殼體的進液口相連通的鉆孔，所述模擬井筒內設置有多個第二壓力傳感器，多個所述第二壓力傳感器沿著所述模擬井筒的縱長延伸方向間隔設置；

數據采集裝置，用于采集所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器測量的數據；

注液裝置，所述注液裝置用于向所述模擬井筒內注入壓裂液。

作為一種優選的實施方式，所述實驗系統包括濾失控制裝置，所述濾失控制裝置包括：第一蓄液容器；設置在所述第一蓄液容器與所述排液口之間的第一流道，所述第一流道上設置有用于調節濾失速率的第一閥門和用于檢測濾失量參數的第一檢測單元。

作為一種優選的實施方式，每個所述殼體內設置有：位于所述第一腔室與所述第二腔室之間的透水管，所述透水管的一端連通所述裂縫模型，所述透水管的另一端連通所述第二腔室，所述透水管內填充有巖石用于模擬儲層基質。

作為一種優選的實施方式，所述注液裝置包括：用于存儲壓裂液的第二蓄液容器；設置在所述第二蓄液容器與所述模擬井筒上端之間的第二流道，所述第二流道上設置有用于調節注液量參數的第二閥門、用于檢測注液量參數的第二檢測單元和用于調節泵注參數的壓力控制機構。