评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置及实验方法，属于油气田开发技术领域，该装置包括泵注模块、模拟井筒模块、模拟射孔模块、模拟裂缝模块，其中，所述泵注模块与所述模拟井筒模块连接，所述模拟井筒模块的出口与所述模拟裂缝模块连接，所述泵注模块用于对携带暂堵剂/球的工作液泵入所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块；所述模拟井筒模块用于模拟直井或水平井筒，所述模拟射孔模块安装在所述模拟井筒模块上且用于模拟地下定向射孔，所述模拟井筒模块的进口和所述模拟射孔模块的出口均设有流量计量模块及流量控制阀。本发明专利技术解决了解决暂堵材料“运移

【技术实现步骤摘要】
评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置及实验方法


[0001]本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置及实验方法。

技术介绍

[0002]水平井分段压裂复杂裂缝体积改造是实现非常规油气高效开采的设计理念和核心技术，然而受储层物理力学非均质性、应力干扰和完井条件等制约，通常难以实现“多簇主裂缝均衡扩展和多级分支缝构筑”的理想设计目标。基于缝间暂堵球与缝内暂堵剂的“暂堵压裂”是调控裂缝扩展轨迹的一项简易、有效工艺，但因暂堵材料“运移
‑
封堵”机理不明晰，缺少合适的物理模拟实验装置，难以有效开展暂堵材料评价优化和指导工艺方案设计，现场施工成功率低、效益差。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术所要解决的是如何提供一种评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置及实验方法，旨在提供用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，解决暂堵材料“运移
‑
封堵”机理不明晰，缺少合适的物理模拟实验装置的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，包括泵注模块、模拟井筒模块、模拟射孔模块、模拟裂缝模块，其中，所述泵注模块与所述模拟井筒模块连接，所述模拟井筒模块的出口与所述模拟裂缝模块连接，所述泵注模块用于将携带暂堵剂/球的工作液泵入所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块；所述模拟井筒模块用于模拟直井或水平井筒，所述模拟射孔模块安装在所述模拟井筒模块上且用于模拟地下定向射孔，所述模拟井筒模块的进口和所述模拟射孔模块的出口均设有流量计量模块及流量控制阀，所述模拟井筒模块的进出口、所述模拟裂缝模块的进出口处及所述模拟裂缝模块的裂缝表面分别连接有用于计量压力的压力传感器模块；所述模拟裂缝模块纵向上连接有用于实时计量裂缝宽度的位移传感器。
[0005]所述温度控制模块安装在所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块上，所述温度控制模块包括加热片、以及隔热层，所述加热片分别设于所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块的外壁，所述隔热层设于所述加热层的外部。
[0006]优选地，在所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置中，所述模拟井筒模块为密闭的圆柱体，所述模拟井筒模块的密闭承压为50MPa以上。
[0007]优选地，在所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置中，所述模拟裂缝模块包括：加强筋；可拆卸的粗糙缝面岩板，设于所述加强筋上，且所述粗糙缝面岩板开设有预设裂缝或裂缝通道且内置测压点；以及，
可拆卸的弹簧，所述弹簧的两端分别连接在加强筋和所述粗糙缝面岩板之间。
[0008]优选地，在所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置中，所述粗糙缝面岩板的外侧设有所述加热片，所述加热片的最高加热温度小于等于200℃。
[0009]优选地，在所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置中，所述模拟射孔模块为定向射孔簇，所述所述模拟射孔模块中的射孔长为16cm
‑
22cm，且所述射孔的中部设有直径为1cm
‑
2cm的孔眼，孔眼形状不规则，开启程度可调。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种暂堵压裂中暂堵球井筒运移封堵性能评价的实验方法，所述实验方法利用上述装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S210，通过调节流量控制阀控制模拟射孔模块中不同射孔的流量分配，以模拟多簇射孔时非均匀进液，通过流量计量模块记录各孔眼流量分配情况；步骤S220，通过泵注模块将工作液在预设的实验压力下泵入模拟井筒模块内，待所述模拟井筒模块内的压力稳定后，加入暂堵球并使所述暂堵球随工作液经过所述井筒模块运移至所述模拟射孔模块，其中所述暂堵球的数量少于模拟射孔模块中射孔孔眼的数量；步骤S230，待所述暂堵剂在所述模拟射孔模块的射孔处完成封堵，通过图像采集记录所述暂堵球运移情况，通过流量计量模块记录各孔眼的流量，待所述暂堵球封堵后泵注压力平稳，停止实验，通过压力传感器模块记录泵注压力变化情况；步骤S240，获取实验数据，其中，所述实验数据包括：暂堵球运移封堵可视化资料、暂堵球封堵前后泵注压力变化情况、施工因素对不同密度暂堵球运移性能的影响情况、封堵前后多簇射孔的液量分配变化情况，其中液量分配变化情况根据液量分配指数S
d
确定，计算公式如下：；其中，S
d
是液量分配指数，无量纲；V
t
是泵注总液量，m3；V
i
是各簇裂缝的分液量，m3；N
f
是射孔簇的数量，无量纲。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种暂堵压裂中暂堵球井筒运移封堵性能评价的实验方法，所述实验方法利用上述的装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S310，通过调节流量控制阀控制模拟射孔模块中不同射孔的流量分配，以模拟多簇射孔时非均匀进液，通过流量计量模块记录各孔眼流量分配情况；步骤S320，通过泵注模块将工作液在预设的实验压力下泵入模拟井筒模块内，待所述模拟井筒模块内的压力稳定后，加入暂堵球并使所述暂堵球随工作液经过所述井筒模块运移至所述模拟射孔模块，其中所述暂堵球的数量多于模拟射孔模块中射孔孔眼的数量；步骤S330，待所述暂堵剂在所述模拟射孔模块的射孔处完成封堵，通过图像采集记录所述暂堵球封堵射孔先后顺序，待射孔均被暂堵剂封堵，继续泵注工作液直至所述暂
堵球失效或泵注压力达到实验预期，停止实验，通过压力传感器模块记录泵注压力变化情况；步骤S340，获取实验数据，其中，所述实验数据包括：暂堵球运移封堵可视化资料、暂堵球封堵前后泵注压力变化情况，以评价暂堵球封堵效果。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种暂堵压裂中暂堵剂缝内运移封堵性能评价的实验方法，所述实验方法利用上述的装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S410，将暂堵剂与压裂液混合后泵注入模拟裂缝模块中，以使暂堵剂在所述模拟裂缝模块中的缝内进行架桥封堵，形成暂堵层；步骤S420，待暂堵层完全形成后，增大泵注压力，此时停止注入暂堵剂，并持续注入压裂液待泵注压力升高至所述暂堵层失稳或达到实验预设值时，停止实验；通过压力传感器模块记录泵注压力变化情况与缝内各点压力变化情况，并通过图像采集系统实时记录缝内暂堵剂发生封堵的位置；步骤S430，获取实验数据，其中，所述实验数据包括：暂堵球运移封堵可视化资料、暂堵剂缝内压力分布云图、暂堵剂封堵发生处裂缝宽度与暂堵剂粒径匹配关系。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种暂堵压裂中暂堵剂缝内运移封堵性能评价的实验方法，所述实验方法利用上述的装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S510，通过数值模拟方法得到不同储层条件下泵注压力与裂缝动态缝宽匹配关系，设置实验泵注压力下裂缝缝宽与数值模拟所得数据相近；步骤S520,将暂堵剂与压裂液混合后注入模拟裂缝模块中，以使暂堵剂在所述模拟裂缝模块中的缝内进行架桥封堵，形成暂堵层；步骤S530，待暂堵层完全形成后，增大泵注压力，此时停止注入暂堵剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，其特征在于，包括泵注模块、模拟井筒模块、模拟射孔模块、模拟裂缝模块，其中，所述泵注模块与所述模拟井筒模块连接，所述模拟井筒模块的出口与所述模拟裂缝模块连接，所述泵注模块用于将携带暂堵剂/球的工作液泵入所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块；所述模拟井筒模块用于模拟直井或水平井筒，所述模拟射孔模块安装在所述模拟井筒模块上且用于模拟地下定向射孔，所述模拟井筒模块的进口和所述模拟射孔模块的出口均设有流量计量模块及流量控制阀，所述模拟井筒模块的进出口、所述模拟裂缝模块的进出口处及所述模拟裂缝模块的裂缝表面分别连接有用于计量压力的压力传感器模块；所述模拟裂缝模块纵向上连接有用于实时计量裂缝宽度的位移传感器；所述温度控制模块安装在所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块上，所述温度控制模块包括加热片、以及隔热层，所述加热片分别设于所述模拟井筒模块和所述模拟裂缝模块的外壁，所述隔热层设于所述加热层的外部；其中，所述模拟裂缝模块包括：加强筋；可拆卸的粗糙缝面岩板，设于所述加强筋上，且所述粗糙缝面岩板开设有预设裂缝或裂缝通道且内置测压点；以及，可拆卸的弹簧，所述弹簧的两端分别连接在加强筋和所述粗糙缝面岩板之间。2.如权利要求1所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，其特征在于，所述模拟井筒模块为密闭的圆柱体，所述模拟井筒模块的密闭承压为50MPa以上。3.如权利要求1所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，其特征在于，所述粗糙缝面岩板的外侧设有所述加热片，所述加热片的最高加热温度小于等于200℃。4.如权利要求1所述的用于评价暂堵压裂暂堵材料运移封堵性能的装置，其特征在于，所述模拟射孔模块为定向射孔簇，所述所述模拟射孔模块中的射孔长为16cm
‑
22cm，且所述射孔的中部设有直径为1cm
‑
2cm的孔眼，孔眼形状不规则，开启程度可调。5.一种暂堵压裂中暂堵球井筒运移封堵性能评价的实验方法，其特征在于，所述实验方法利用如权利要求1至4任意一项所述的装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S210，通过调节流量控制阀控制模拟射孔模块中不同射孔的流量分配，以模拟多簇射孔时非均匀进液，通过流量计量模块记录各孔眼流量分配情况；步骤S220，通过泵注模块将工作液在预设的实验压力下泵入模拟井筒模块内，待所述模拟井筒模块内的压力稳定后，加入暂堵球并使所述暂堵球随工作液经过所述井筒模块运移至所述模拟射孔模块，其中所述暂堵球的数量少于模拟射孔模块中射孔孔眼的数量；步骤S230，待所述暂堵剂在所述模拟射孔模块的射孔处完成封堵，通过图像采集记录所述暂堵球运移情况，通过流量计量模块记录各孔眼的流量，待所述暂堵球封堵后泵注压力平稳，停止实验，通过压力传感器模块记录泵注压力变化情况；步骤S240，获取实验数据，其中，所述实验数据包括：暂堵球运移封堵可视化资料、暂堵球封堵前后泵注压力变化情况、施工因素对不同密度暂堵球运移性能的影响情况、封堵前后多簇射孔的液量分配变化情况，其中液量分配变化情况根据液量分配指数S
d
确定，计算公式如下：
；其中，S
d
是液量分配指数，无量纲；V
t
是泵注总液量，m3；V
i
是各簇裂缝的分液量，m3；N
f
是射孔簇的数量，无量纲。6.一种暂堵压裂中暂堵球井筒运移封堵性能评价的实验方法，其特征在于，所述实验方法利用如权利要求1至4任意一项所述的装置进行实验，所述实验方法包括：步骤S310，通过调节流量控制阀控制模拟射孔模块中不同射孔的流量分配，以模拟多簇射孔时非均匀进液，通过流量计量模块记录各孔眼流量分配情况；步骤S320，通过泵注模块将工作液在预设的实验压力下泵入模拟井筒模块内，待所述模拟井筒模块内的压力稳定后，加入暂堵球并使所述暂堵球随工作液经过所述井筒模块运移至所述模拟射孔模块，其中所述暂堵球的数量多于模拟射孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝彤，郭天魁，陈铭，石一曼，曲占庆，张博，张源航，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：