一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法及试验方法，所述装置包括：透明试样，透明试样沿水平方向开设有盲孔，透明试样上预制有初始起裂缝，初始起裂缝的数量为预设数量，相邻两条初始起裂缝间隔预设间距，透明试样的壁面上设置有向内凹陷的预制钻孔；摄像头，固定设置于预制钻孔内；模拟套管，固定设置于盲孔内，模拟套管上与每条初始起裂缝的缝口对应的位置设置有喷射孔，所述模拟套管的第一端为盲端，所述模拟套管的第二端用于连接水力压裂系统。本申请解决了现有技术中难以对压裂液在多簇压裂缝中的流量分配及裂缝动态扩展过程中的特征进行获取的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法
本专利技术涉及非常规致密砂岩储层改造的
，尤其涉及一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法及试验方法。
技术介绍
非常规油气资源(包括页岩气、致密砂岩气、煤层气等)作为一种高效、优质的清洁能源，是实现低碳消费的最佳选择。但非常规油气资源存在储层孔隙度低、渗透率低等特征。为了实现高效开采，必须通过压裂改造产生人工裂缝网络才能形成商业开发。在天然裂缝发育的区块钻井，然后采用水力压裂技术形成人工压裂缝沟通天然裂缝以获得高导流能力的油气流动通道，获得高产油气流。目前针对致密油气储层往往采用水平井分段压裂的方式，采用大型压裂泵车组将不同类型、不同排量的压裂液泵入到分段射孔簇中，达到储层的临界破裂压力后，形成一簇或多簇在空间展布的压裂裂缝。水平井分段压裂多簇射孔技术是一种有效提高改造效果的技术，采用射孔枪在1m-1.5m范围内射穿16-32孔，射孔直径10mm，射孔深度50cm-70cm，射穿油层套管、水泥环并穿透非常规致密储层一定深度，预设起裂位置，此为一簇；即将待开发的储层水平井按长度分成若干段，通过在同一压裂段内，预制多簇起裂位置，然后采用地面压裂泵泵入压裂液，随着泵压的升高，采用压裂液作用于射孔位置，促使簇内裂缝起裂，多压裂缝相互沟通，达到改造致密储层的效果。由于压裂施工现场目前尚未有对形成压裂缝形态进行定量化评价的技术方法，目前国内外不少学者用物理模型材料或储层天然露头试样开展单簇或双簇压裂物模试验，需要通过在试样表面放置的声发射探头定位裂缝损伤特征，并且在试验后对试样进行剖切查看不同压裂缝之间的干扰特征。可见，该技术只能对单簇或双簇压裂实验结束后形成的不同压裂缝之间的干扰特征进行剖切采集，难以对压裂液在多簇压裂缝中的流量分配及裂缝动态扩展过程中的特征进行获取，以满足对多簇裂缝扩展机理研究的需要。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法及试验方法，解决了现有技术中只能对单簇或双簇压裂实验结束后形成的不同压裂缝之间的干扰特征进行剖切采集，难以对压裂液在多簇压裂缝中的流量分配及裂缝动态扩展过程中的特征进行获取，以满足对多簇裂缝扩展机理研究的需要。第一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：一种多簇同步压裂可视化模拟装置，包括：透明试样，所述透明试样的力学特征适应于所模拟的岩层，其中，所述透明试样沿水平方向开设有盲孔，用于模拟水平井筒，所述透明试样上预制有与所述盲孔正交和/或斜交的初始起裂缝，所述初始起裂缝的数量为预设数量，相邻两条所述初始起裂缝间隔预设间距，所述透明试样的壁面上设置有向内凹陷的预制钻孔；摄像头，固定设置于所述预制钻孔内；模拟套管，固定设置于所述盲孔内，所述模拟套管上与每条所述初始起裂缝的缝口对应的位置设置有喷射孔，所述喷射孔用于向所述初始起裂缝内喷射预设压裂液，所述模拟套管的第一端为盲端，所述模拟套管的第二端用于连接水力压裂系统。在一个实施例中，所述力学特征包括强度、变形应力特征。在一个实施例中，所述透明试样为透明的有机玻璃。在一个实施例中，所述模拟套管的内径与实际套管的内径之比为七分之一～八分之一。在一个实施例中，所述预制钻孔的直径为14mm～18mm。第二方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：一种多簇同步压裂可视化模拟系统，包括：真三轴压裂试验机；水力压裂系统；如上述任一实施例所述的多簇同步压裂可视化模拟装置；其中，在进行试验时，所述多簇同步压裂可视化模拟装置设置于所述真三轴压裂试验机内，所述真三轴压裂试验机用于向所述多簇同步压裂可视化模拟装置施加地层三向应力；所述水力压裂系统，与所述多簇同步压裂可视化模拟装置的模拟套管连接，用于向所述模拟套管泵入所述预设压裂液。第三方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：一种如上述任一项实施例中所述的多簇同步压裂可视化模拟装置的制造方法，包括：依照所模拟的岩层的力学特征，选定制造所述透明试样的特定材料；依照真三轴压裂试验机的尺寸，利用所述特定材料制成所述透明试样，其中，在进行试验时，所述透明试样容纳于所述真三轴压裂试验机内，所述真三轴压裂试验机用于向所述透明试样施加地层三向应力；沿水平方向在所述透明试样上开设所述盲孔，在所述透明试样上预制所述初始起裂缝；在所述模拟套管上开设多簇所述喷射孔，并在开设好后，将所述模拟套管送入所述盲孔内进行固定，使每簇所述喷射孔与所述初始起裂缝一一对应；在所述透明试样的壁面上开设所述预制钻孔；将所述摄像头置入所述预制钻孔内进行固定，得到所述多簇同步压裂可视化模拟装置。在一个实施例中，所述在所述透明试样上预制所述初始起裂缝，包括：利用激光聚焦技术在所述透明试样上预制所述初始起裂缝。在一个实施例中，在所述将所述模拟套管送入所述盲孔内进行固定之前，还包括：将所述盲孔的内壁面处理成粗糙壁面；所述将所述模拟套管送入所述盲孔内进行固定，包括：将所述模拟套管送入所述盲孔内；对预制起裂位置进行可溶盐填充，并在填充好后，将环氧树脂注入所述模拟套管与所述盲孔的内壁面之间，使所述模拟套管固定在所述粗糙壁面上，其中，所述预制起裂位置为所述初始起裂缝、所述喷射孔及在所述初始起裂缝和所述喷射孔之间预定的通道。第四方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：一种多簇同步压裂可视化模拟试验方法，应用于如上述实施例中任一项所述的多簇同步压裂可视化模拟系统中，所述模拟试验方法包括：将所述模拟套管的第二端连接所述水力压裂系统；利用所述真三轴压裂试验机向所述多簇同步压裂可视化模拟装置施加地层三向应力；控制所述水力压裂系统按照预设排量向所述模拟套管内泵入带有示踪剂的所述预设压裂液，并在泵入所述预设压裂液的同时，利用所述摄像头实时采集所述预设压裂液进入所述盲孔后的运行状况，直至所述预设压裂液的压力升高达到破裂压力，在所述初始起裂缝的基础上形成多簇贯穿的压裂缝后，完成多簇所述初始起裂缝同步起裂时，所述预设压裂液在多簇所述压裂缝中的流量分配及压裂缝动态扩展过程中的特征的获取。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请中，选用力学特征适应于所模拟的岩层的透明试样来模拟实际开采中的岩层，在该透明试样中开设盲孔来模拟水平井筒，在该盲孔内设置模拟套管来模拟现场的套管，通过在透明试样上预制与盲孔正交和/或斜交的初始起裂缝来模拟天然裂缝。在试验的过程中，通过水力压裂系统向模拟套管内提供预设压裂液，并通过模拟套管上与初始起裂缝对应的喷射孔向初始起裂缝内喷射预设压裂液，从而使得预设压裂液进入多簇初始起裂缝中同步起裂，通过设置在预制钻孔内的摄像头，可以监测到多簇初始起裂缝同步起裂时，预设压裂液在多簇所述压裂缝中的流量分配及压裂缝动态扩展过程中的特征的获取。本申请解决了现有技术中只能对单簇或双簇压裂实验结束后形成的不同压裂缝之间的干扰特征进行剖切采集，难以对压裂液在多簇压裂缝中的流量分配及裂缝动态扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，包括：/n透明试样，所述透明试样的力学特征适应于所模拟的岩层，其中，/n所述透明试样沿水平方向开设有盲孔，用于模拟水平井筒，所述透明试样上预制有与所述盲孔正交和/或斜交的初始起裂缝，所述初始起裂缝的数量为预设数量，相邻两条所述初始起裂缝间隔预设间距，所述透明试样的壁面上设置有向内凹陷的预制钻孔；/n摄像头，固定设置于所述预制钻孔内；/n模拟套管，固定设置于所述盲孔内，所述模拟套管上与每条所述初始起裂缝的缝口对应的位置设置有喷射孔，所述喷射孔用于向所述初始起裂缝内喷射预设压裂液，所述模拟套管的第一端为盲端，所述模拟套管的第二端用于连接水力压裂系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，包括：
透明试样，所述透明试样的力学特征适应于所模拟的岩层，其中，
所述透明试样沿水平方向开设有盲孔，用于模拟水平井筒，所述透明试样上预制有与所述盲孔正交和/或斜交的初始起裂缝，所述初始起裂缝的数量为预设数量，相邻两条所述初始起裂缝间隔预设间距，所述透明试样的壁面上设置有向内凹陷的预制钻孔；
摄像头，固定设置于所述预制钻孔内；
模拟套管，固定设置于所述盲孔内，所述模拟套管上与每条所述初始起裂缝的缝口对应的位置设置有喷射孔，所述喷射孔用于向所述初始起裂缝内喷射预设压裂液，所述模拟套管的第一端为盲端，所述模拟套管的第二端用于连接水力压裂系统。


2.如权利要求1所述的多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，所述力学特征包括强度、变形应力特征。


3.如权利要求1所述的多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，所述透明试样为透明的有机玻璃。


4.如权利要求1所述的多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，所述模拟套管的内径与实际套管的内径之比为七分之一～八分之一。


5.如权利要求1所述的多簇同步压裂可视化模拟装置，其特征在于，所述预制钻孔的直径为14mm～18mm。


6.一种多簇同步压裂可视化模拟系统，其特征在于，包括：
真三轴压裂试验机；
水力压裂系统；
如权利要求1-5任一项所述的多簇同步压裂可视化模拟装置；
其中，在进行试验时，所述多簇同步压裂可视化模拟装置设置于所述真三轴压裂试验机内，所述真三轴压裂试验机用于向所述多簇同步压裂可视化模拟装置施加地层三向应力；
所述水力压裂系统，与所述多簇同步压裂可视化模拟装置的模拟套管连接，用于向所述模拟套管泵入所述预设压裂液。


7.一种如权利要求1-5任一项所述的多簇同步压裂可视化模拟装置的制造方法，其特征在于，包括：
依照所模拟的岩层的力学特征，选定制造所述透明试样的特定材料；
依照真三轴压裂试验机的尺寸，利用所述特定材料制成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭印同，周俊，郭武豪，常鑫，王磊，侯龙飞，张晓宇，杨涵志，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42