[發明專利]一種抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置和方法

在審

• 申請號: 202310068080.3
• 申請日: 2023-01-30
• 公開（公告）號: CN116163710A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 張衍君;徐樹參;周德勝
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B47/002
• 分類號: E21B47/002;E21B47/10;E21B43/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發明公開了一種抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置和方法，箱體上設有入口和出口，箱體的入口與泵入裝置連接，空心可視化管柱上設有能夠與箱體的出口密封連接的密封連接口，箱體的出口與密封接口連接且箱體出口的角度可調，密封連接口作為空心可視化管柱的入口，空心可視化管柱上還設有出口，空心可視化管柱的出口與分離器的入口連接，分離器用于固液分離，計量裝置用于對分離器分離出的固體的質量進行計量，箱體是透明的，可視化監控裝置用于實時拍攝箱體內腔的圖像。本發明能夠實現煤層不同射孔角度體積壓裂裂縫內煤粉向水平井水平段井筒內運移的實時監測和定量表征，為壓裂射孔設計提供技術支持，提高煤層氣采收率。

技術領域

本發明屬于石油與天然氣開發技術領域，主要用于抑制煤層體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬，特別涉及一種抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置和方法。

背景技術

隨著常規油氣資源逐漸進入開發的中后期，而非常規儲層油氣資源儲量十分豐富，所以需要加大力度開發非常規油氣資源。煤層氣資源儲量豐富，開發潛力大，可作為清潔能源的優質補充。近年來，煤層氣開發井逐漸由直井向水平井發展，但由于煤層抗拉及抗壓強度低、彈性模量小、泊松比小，易破碎和坍塌，所以在對儲層進行壓裂時會產出大量煤粉，煤粉在儲層中沉降不僅影響流體運移通道，導致滲透率降低，而且煤粉運移到井內聚集沉淀或進入排采系統，將導致埋泵和卡泵，引起頻繁檢泵和修井作業，嚴重影響煤層氣井的排采進而影響煤層氣井產氣潛力。由于重力作用，如果煤層壓裂裂縫在水平段頂部，裂縫中的煤粉會更易于沉入井筒中從而影響煤層氣穩定開采。而針對煤層氣水平井開發進行定向射孔，在水平段頂部壓裂裂縫長度為下部裂縫三分之一到二分之一，可減小煤粉運移到井筒。

因此，通過模擬煤層體積壓裂裂縫內煤粉向井筒內運移從而為減少煤層氣實際開采過程中煤粉向井筒中運移量提供理論依據，實現煤層氣井產能最大化具有重要意義。目前為止，用于抑制煤層體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的方法包括在煤層氣開發選區和布井階段對構造、水文、煤體結構等影響煤粉產出的靜態地質因素進行地質分析和地球物理解釋從而避開易產出煤粉區域和層段；對無機礦物含量高煤層采用酸化壓裂減少次生煤粉的生成；對產煤粉的井采用煤粉濃度監測，當煤粉濃度達到設定濃度后產生預警提示。然而，地質分析和地球物理解釋方法的預測分析結果與實際可能有差異；酸化壓裂技術易傷害儲層；煤粉濃度監測無法進行實時監測。因此，亟需形成一套經濟、實用的抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置和方法。

發明內容

為了解決上述難題，本發明的目的在于提供一種抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置和方法，本發明能夠實現煤層不同射孔角度體積壓裂裂縫內煤粉向水平井水平段井筒內運移的實時監測和定量表征，為壓裂射孔設計提供技術支持，提高煤層氣采收率。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種抑制體積壓裂裂縫內煤粉向井筒運移的可視化模擬裝置，包括空心可視化管柱、箱體、泵入裝置、分離器、計量裝置和可視化監控裝置，所述空心可視化管柱用于模擬煤層氣開采中水平井的水平段井筒，箱體用于模擬體積壓裂過程中產生的裂縫，箱體上設有入口和出口，箱體的入口與泵入裝置連接，泵入裝置用于向箱體中泵入煤粉與液體的混合液，空心可視化管柱上設有能夠與箱體的出口密封連接的密封連接口，箱體的出口與所述密封接口連接且箱體出口的角度可調，所述密封連接口作為空心可視化管柱的入口，空心可視化管柱上還設有出口，空心可視化管柱的出口與分離器的入口連接，分離器用于固液分離，計量裝置用于對分離器分離出的固體的質量進行計量，所述箱體是透明的，可視化監控裝置用于實時拍攝箱體內腔的圖像。

優選的，所述箱體采用一端設有出口、內腔表面平滑的回轉體，箱體的入口設置于箱體的中部或底部。