用于模擬水平井壓裂的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于模擬水平井壓裂的裝置，并且還涉及一種用于模擬水平井壓裂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中用于模擬水平井壓裂的裝置包括模擬艙和注入管柱，以及與注入管柱的進(jìn)液口連通的注液管線。其中，注入管柱的進(jìn)液口設(shè)置在注入管柱的端部，并通過注液管線向注入管柱中注入液體。在注入面板上設(shè)置有貫穿其內(nèi)壁和外壁的容納槽。進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，將注入管柱和注液管線放入容納槽中，以防止在實(shí)驗(yàn)過程中，壓裂樣品對(duì)注液管線產(chǎn)生擠壓。但是，當(dāng)井口的位置改變時(shí)，需要重新開設(shè)容納槽，從而使得不方便調(diào)節(jié)注入管柱和管線的位置，進(jìn)而使得模擬井口位置不同的壓裂實(shí)驗(yàn)時(shí)較為費(fèi)事費(fèi)力。
[0003]因此，如何解決模擬井口位置不同的壓裂實(shí)驗(yàn)時(shí)較為費(fèi)事費(fèi)力的技術(shù)問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解釋的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種模擬多種不同的壓裂實(shí)驗(yàn)時(shí)，較為方便的裝置。
[0005]本發(fā)明的用于模擬水平井壓裂的裝置，包括模擬艙，所述模擬艙的一個(gè)側(cè)壁構(gòu)造為注入面板；空心的注入管柱，包括主體部和帶有進(jìn)液口的端部；以及與所述注入管柱相連并用于向所述注入管柱中注入液體的注液管線。其中，在所述注入面板的內(nèi)壁上設(shè)有狹長的容納槽，所述注入管柱安裝在所述容納槽中，使得所述注入管柱的端部和所述注液管線均處于所述容納槽內(nèi)。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，所述注入管柱的進(jìn)液口構(gòu)造成貫穿所述注入管柱的側(cè)壁的徑向孔。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述注入面板構(gòu)造成能夠朝向模擬艙的外側(cè)移動(dòng)。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述注入面板的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)平行但間隔開的容納槽。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述容納槽的一端穿設(shè)所述注入面板的內(nèi)壁，并且在所述注入面板的側(cè)壁上設(shè)有能夠使所述注液管線與外界連通的管線通道。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述模擬艙的底板構(gòu)造成能夠沿水平方向滑動(dòng)。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括能夠?qū)χ糜谀M艙內(nèi)的壓裂樣品進(jìn)行三向加壓的加壓?jiǎn)卧?，并且所述加壓?jiǎn)卧械腦向加壓部分用于帶動(dòng)所述底板運(yùn)動(dòng)。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括用于經(jīng)所述注液管線向所述注入管柱中注入液體的泵注單元，其中所述泵注單元包括若干個(gè)用于盛放液體并彼此獨(dú)立的中間容器，以及用于將所述中間容器中的液體排入到所述注入管柱的泵。
[0013]本發(fā)明的使用根據(jù)上述中任一項(xiàng)所述的裝置模擬水平井壓裂的方法，包括下述步驟:步驟一.制備巖樣，在巖樣上進(jìn)行完井處理。步驟二.根據(jù)完井模擬方式選擇對(duì)應(yīng)的注入管柱，將注入管柱安裝在注入面板上，并連接注液管線和注入管柱。步驟三.進(jìn)行空載運(yùn)行檢查，并在檢查完畢后斷開注入管柱和注液管線。步驟四.將巖樣放在底板上，然后將注入管柱放入井筒內(nèi)并連接注入管柱和注液管線。步驟五.啟動(dòng)加壓?jiǎn)卧瑢r樣送入模擬艙內(nèi)并對(duì)巖樣進(jìn)行加壓。步驟六.壓力加載到位并穩(wěn)定后，進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn)。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，在上述步驟六中包括下述步驟:啟動(dòng)自動(dòng)控制單元，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)定泵注單元的排量并啟動(dòng)泵注單元。在觀測(cè)到明顯的破裂壓力點(diǎn)后再持續(xù)注入液體2-3分鐘，然后停止泵注單元，同時(shí)停止加壓?jiǎn)卧Ｖ箶?shù)據(jù)采集并保存。使加壓?jiǎn)卧聪蜻\(yùn)動(dòng)到初始位置。斷開注入管柱與注液管線，并分析水平井的壓裂效果。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述巖樣上設(shè)有至少兩個(gè)彼此平行的水平井，其中每個(gè)水平井內(nèi)均設(shè)有一個(gè)注入管柱。
[0016]在^實(shí)施例中，所述完井t旲擬方式為裸眼完井t旲擬方式，其中，鉆孔時(shí)先用直徑較大的鉆頭鉆入，距孔底45mm-55mm時(shí)，再用直徑較小的鉆頭鉆至孔底。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述完井模擬方式為套管完井模擬方式，其中鉆孔時(shí)用一個(gè)鉆頭鉆至孔底。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述巖樣為天然巖心。
[0019]本發(fā)明的用于模擬水平井壓裂的裝置包括模擬艙、注入管柱及注液管線。其中，模擬艙的一個(gè)側(cè)壁為注入面板。在注入面板的內(nèi)壁上設(shè)有狹長的容納槽。注入管柱為空心的，并包括主體部和帶有進(jìn)液口的端部。注液管線與注入管柱連接并用于向注入管柱中注入液體。并且在將注入管柱安裝在容納槽中時(shí)，注入管柱的端部和注液管線均位于容納槽中。由于容納槽可以貫穿注入面板的整個(gè)內(nèi)壁或者以其他的形式設(shè)置，因此當(dāng)井口的位置發(fā)生變化或者同時(shí)設(shè)置有多個(gè)水平井時(shí)，方便調(diào)節(jié)注入管柱的位置，從而使得模擬實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單方便。
【附圖說明】
[0020]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明的裝置中的模擬艙和加壓?jiǎn)卧糠值慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明中的注入管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明中的注入面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明中的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例描繪。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的用于模擬水平井壓裂的裝置包括模擬艙1和注入管柱5。在一個(gè)實(shí)施例中，模擬艙1包括形狀大致為矩形的頂板、四個(gè)形狀大致為矩形的側(cè)板，以及形狀大致為矩形并且長邊長度大于頂板的長邊長度的底板3。其中，三個(gè)側(cè)板與頂板固定連接。另外一個(gè)側(cè)板可以直接放置在底板3上，從而能夠作為注入面板2使用。固定在頂板上并相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)側(cè)板的下方分別設(shè)有水平導(dǎo)軌，底板3直接設(shè)置在水平導(dǎo)軌中。這樣，當(dāng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，方便將壓裂樣品放入到模擬艙1中。
[0028]此外，可以在底板3的一端固定設(shè)置一豎直擋板6。將注入面板2放置在底板3上時(shí)，使注入面板2靠緊豎直擋板6，從而提高注入面板2的穩(wěn)固性。另外，將注入面板2和壓裂樣品分別放在底板3上時(shí)，注入面板2和壓裂樣品之間可以留有間隙。當(dāng)壓裂樣品與模擬艙1的側(cè)壁抵接后，注入面板2 —直移動(dòng)至與壓裂樣品抵接。例如，可以在與注入面板2相對(duì)的側(cè)板下方設(shè)有供底板3穿過的空隙，從而能夠?qū)崿F(xiàn)壓裂樣品靜止時(shí)，注入面板2移動(dòng)。
[0029]進(jìn)一步地，如圖3所示，在注入面板2的內(nèi)壁上，即朝向模擬艙1內(nèi)的一側(cè)，開設(shè)有至少兩個(gè)彼此大致平行并間隔開的容納槽21。這樣，當(dāng)位于不同壓裂樣品上的水平井的位置變化時(shí)，或者在一個(gè)壓裂樣品上設(shè)置多個(gè)水平井時(shí)，均能夠使用此注入面板2，從而增加了注入面板2的實(shí)用性，同時(shí)也省事省力。此外，如此設(shè)置，可以在壓裂樣品上設(shè)置多個(gè)水平井，從而能夠模擬對(duì)多個(gè)水平井同步行壓裂的模擬實(shí)驗(yàn)，增加了該裝置的實(shí)用性。另外，容納槽21的一端穿設(shè)注入面板2的內(nèi)壁。并且在注入面板2的側(cè)壁上開設(shè)有用于使注液管線8穿過并能夠設(shè)置在模擬艙1內(nèi)的管線通道22。具體地，管線通道22可以為貫穿注入面板2的內(nèi)壁和外壁的凹槽。優(yōu)選地，每個(gè)容納槽21對(duì)應(yīng)一個(gè)管線通道22，以方便布置注液管線8。
[0030]此外，如圖2所示，注入管柱5包括主體部和設(shè)有進(jìn)液口的端部。注入管柱5的端部能夠卡在容納槽21中，以防止注入管柱5產(chǎn)生晃動(dòng)。注入管柱5的進(jìn)液口 51為貫穿注入管柱5的側(cè)壁的徑向孔。這樣，在實(shí)驗(yàn)過程中，便于將注入管柱的端部和位于模擬艙1內(nèi)的注液管線部分均設(shè)置在容納槽21中，從而防止壓裂樣品對(duì)注液管線8產(chǎn)生擠壓，進(jìn)而破壞注液管線8。
[0031]進(jìn)一步地，注入管柱5的端部直徑較大，以能夠?qū)⒆⑷牍苤?更好地卡在容納槽21中，從而減少注入管柱5的晃動(dòng)。此外，注入管柱的出液口 52設(shè)置在主體部的端壁上，以能更好的完成實(shí)驗(yàn)。在靠近出液口 52的側(cè)壁上開設(shè)有周向凹槽，用于放置封隔器9。
[0032]當(dāng)然，也可以將注入管柱的進(jìn)液口 51設(shè)置在注入管柱5的端部的端壁上。此時(shí)，注液管線8包括側(cè)壁設(shè)有開口的連接管段以及與側(cè)壁開口連接的注液管段。連接管段的一端密封，一端開口，并且開口的一端與注入管柱的進(jìn)液口 51相連接。
[0033]該裝置還包括能夠?qū)毫褬悠愤M(jìn)行三向加壓的加壓?jiǎn)卧?。具體地，沿豎直方向的為Z向加壓部分，平行于底板3長邊方向的為X向加壓部分，垂直于Z向加壓部分和X向加壓部分的為Y向加壓部分