用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)中的水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂是一項(xiàng)有廣泛應(yīng)用前景的油氣井增產(chǎn)措施，是用于開發(fā)低品位油氣資源的重要技術(shù)之一，其要求使用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁巖層進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。為了探宄改進(jìn)水力壓裂的技術(shù)工藝，需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)，以研宄其起裂擴(kuò)展機(jī)理，進(jìn)而研發(fā)相關(guān)工藝技術(shù)方法。其中，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行大尺度物理模擬實(shí)驗(yàn)，即樣品尺寸一般大于762_X762_X914mm，其能夠模擬更多的井筒和儲層的特征，如此，使得其可信度更高。在目前的物理模擬實(shí)驗(yàn)中，一般存在兩種方法用以模擬在油氣井中的射孔:第一種方法是采用射孔槍對澆筑好的水泥巖樣進(jìn)行射孔，但由于實(shí)驗(yàn)室中的物理實(shí)驗(yàn)樣品無法抵抗實(shí)際作業(yè)中使用的射孔彈產(chǎn)生的沖擊力，射孔后樣品容易破碎，導(dǎo)致無法進(jìn)行下步實(shí)驗(yàn)。另外一個(gè)方法是在澆筑水泥巖樣時(shí)，將具有高強(qiáng)度的包裝硬殼紙卷成射孔孔道形態(tài)，并將其插入固定在開設(shè)有側(cè)壁孔的鋼管上，再將兩者一起預(yù)制在水泥巖樣里，從而來代替井筒和射孔孔眼，但是尤其在澆筑實(shí)驗(yàn)巖樣的過程中，由于樣品尺寸大，使得需使用大量的水泥，水泥的重量使得硬殼紙變形，甚至在部分位置完全失去射孔孔道的形態(tài)；此夕卜，由于在澆筑后，硬殼紙仍然存在于射孔孔道外，在實(shí)驗(yàn)時(shí)裂縫需要穿透紙卷，而紙卷和巖石的力學(xué)性質(zhì)存在巨大差異，相當(dāng)于人為的增加了一種界面效應(yīng)，該界面效應(yīng)影響了裂縫的起裂及擴(kuò)展，不利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測以及壓裂擴(kuò)展理論的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置及方法，其能夠在澆筑巖樣中模擬實(shí)際油氣井中的射孔狀
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[0004]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:
[0005]一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置，其特征在于，它包括:用于澆筑水泥的模具；設(shè)置于所述模具中并側(cè)壁帶有貫穿開孔的鋼管；固定插設(shè)于所述鋼管的貫穿孔中的固體棒，所述鋼管中能注入溶解所述固體棒的溶劑。
[0006]優(yōu)選地，所述固體棒由聚苯乙烯制成，所述溶劑為四氟乙烯、環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃中的一種或多種混合。
[0007]優(yōu)選地，所述鋼管的開孔呈圓形，其用于插設(shè)固體棒，以模擬射孔孔眼。
[0008]優(yōu)選地，所述固定棒呈圓柱形。
[0009]一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔方法，其特征在于，包括:
[0010]在鋼管的側(cè)壁上鉆設(shè)貫穿開孔；
[0011]加工與所述鋼管的開孔大小相匹配的并且可被溶解的固體棒，將所述固體棒固定插設(shè)在所述鋼管的開孔中；
[0012]將所述鋼管和所述固體棒固定在模具中，使用水泥對所述模具內(nèi)除去所述鋼管內(nèi)腔的空間進(jìn)行澆筑；
[0013]待澆筑的所述水泥固化及保養(yǎng)結(jié)束后，將可溶解固體棒的溶劑倒入所述鋼管中用以溶解所述固體棒，以形成模擬射孔的孔眼和孔道。
[0014]優(yōu)選地，所述固體棒由聚苯乙烯制成，所述溶劑為四氟乙烯、環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃中的一種或多種混合。
[0015]優(yōu)選地，澆筑完后所述水泥固化的時(shí)間為I天。
[0016]優(yōu)選地，所述水泥固化完后水泥的保養(yǎng)期為28天。
[0017]優(yōu)選地，所述固體棒用于模擬制作射孔孔道。
[0018]優(yōu)選地，所述水泥用于模擬射孔中的巖樣。
[0019]本發(fā)明具有以下顯著有益效果:本發(fā)明可以模擬現(xiàn)場油氣井中各種射孔狀態(tài)，通過不同射孔的狀態(tài)研宄射孔密度、相位角、射孔穿深等對壓裂施工的影響，優(yōu)化射孔方案，從而達(dá)到降低壓裂施工壓力，改善井筒與儲層的溝通能力，提高油氣井產(chǎn)能的目的。
【附圖說明】
[0020]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實(shí)施本發(fā)明。
[0021]圖1為本發(fā)明用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔方法的流程圖。
[0023]以上附圖的附圖標(biāo)記:
[0024]1、鋼管；2、固體棒；3、水泥；4、模具；5、溶劑。
【具體實(shí)施方式】
[0025]結(jié)合附圖和本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。
[0026]圖1為本發(fā)明用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置，它包括:用于澆筑水泥的模具；設(shè)置于所述模具中并側(cè)壁帶有貫穿開孔的鋼管；固定插設(shè)于所述鋼管的貫穿孔中的固體棒，所述鋼管中能注入溶解所述固體棒的溶劑。
[0027]具體而言，一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔裝置包括用于澆筑水泥3的模具4，模具4可以呈長方體狀，其中一面為開口，該開口可以用來放置鋼管I以及向模具4內(nèi)部澆筑水泥3 ;模具4中設(shè)置有側(cè)壁帶有貫穿開口的鋼管1，鋼管I用以模擬油井中的套管，鋼管I側(cè)壁貫穿開口呈圓柱形，開口的數(shù)量和位置根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)的需要而進(jìn)行開設(shè)；鋼管I的開孔處插設(shè)有可被溶解的固體棒2，固體棒2的形狀呈圓柱形，其尺寸與鋼管I的開孔相配合，固體棒2的材料由聚苯乙烯制成，其主要用于模擬射孔孔眼；可以容置于鋼管I中用于溶解固體棒2的溶劑5，溶劑5可以是四氟乙烯、環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃中的其中一種或多種混合，當(dāng)固體棒2和鋼管I在模具4中被水泥3澆筑完成后，澆筑完成固化的水泥3用以模擬實(shí)際中的巖樣。將溶劑5倒入鋼管I 一端的開口中，溶劑5通過鋼管I上的開孔，其與固體棒2相接觸，由于固體棒2能溶解于上述溶劑5中，固體棒2被溶解，最后倒出溶劑5，用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔即通過本裝置制作完成。
[0028]圖2為本發(fā)明用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔方法的流程圖，如圖2所示，一種用于水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的射孔方法，它包括:
[0029]SlOl:在鋼管I的側(cè)壁上鉆設(shè)貫穿開孔。
[0030]根據(jù)水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)的需要，在鋼管I的側(cè)壁上的不同位置鉆設(shè)貫穿開孔，開孔呈圓形，其開孔的角度