一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法

摘要

本发明公开一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法，所述射孔完井方法通过在侧面具有多个射孔的井筒上伸入可弯折的韧性细条状材料，并且可弯折的韧性细条状材料在所述射孔处弯折伸出，再将所述井筒放入模具中固定，将配制好的模型材料倒入所述模具中，对模型进行养护，待模型达到预设强度时抽拔出所述韧性细条状材料，拆除模具，获得以射孔完井方式制备的模型，该射孔完井方法使得射孔完井的实现更加方便、灵活，适用范围更广，可以实现最一般的螺旋射孔的完井方式，且该完井方法不会采用可溶性固体，因此，不会造成射孔阻塞的问题，且该方法可按需要设定射孔位置、射孔间距、射孔直径、射孔长度、射孔相位角等所有相关参数。

说明书

技术领域

本发明涉及油气藏开发技术研究技术领域，尤其涉及一种用于水力压裂物 理模拟试验的射孔完井方法。

背景技术

页岩气、致密砂岩气等非常规天然气正在成为勘探开发的重要对象，由于 储层致密，渗透率低，需要通过水力压裂技术对其进行有效开发。在现场，为 了维持井壁的稳定性，通常先用套管水泥固井，进一步实施射孔，射孔弹穿透 井筒壁并刺入储层一定深度，连通储层和井筒，在此基础上进行水力压裂，使 得产生的水力裂缝充分延伸到储层的内部，形成人造的裂缝渗流通道，有效提 高油气采收率。

水力裂缝在井壁处的起裂是水力压裂的首要环节，直接影响到后续的裂缝 扩展以及能否得到理想的裂缝形态。由于射孔的存在，井壁附近的应力状态非 常复杂，无法用现有的理论知识准确分析水力裂缝在井壁处的起裂过程。因此， 室内物理模拟试验成为研究射孔完井下水力裂缝起裂的重要手段，对于观察裂 缝起裂位置，进而分析起裂机理都有着重要的工程意义。

目前，已有关于水力压裂物理模拟试验中射孔的制作方法，其方法为事先 用可溶性的固体材料从侧面贯穿井筒，待模型材料凝固成型后，将可溶性固体 材料溶解出来，形成连通井筒和模型材料的射孔通道。分析后发现这种方法存 在一定的局限，具体如下：

a.可溶性固体为了能够很好地固定在井筒上，必须从侧面整个贯穿井筒， 这将不能模拟螺旋射孔的情况(螺旋射孔要求射孔仅从井壁的一侧伸出，并间 隔一定距离螺旋布设)，而螺旋射孔是当前非常规天然气开采中应用最普遍的 射孔方法。

b.部分可溶性固体可能会残留在射孔孔道中，不能完全溶解出来，造成射 孔的阻塞，同时，溶解的过程也比较费时费力。

c.射孔的成孔质量不容易保持均匀一致。

发明内容

本申请提供一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法，解决了现有 技术中射孔的制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶性固体会残留在射 孔孔道中造成射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀一致的技术问题。

本申请提供一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法，所述射孔完 井方法包括：

制作侧面分布有多个射孔的井筒，所述射孔穿透所述井筒的井壁；

将可弯折的韧性细条状材料从所述井筒一端伸入，在所述射孔处弯折伸 出；

将设置有所述韧性细条状材料的所述井筒放入模具中固定；

将配制好的模型材料倒入所述模具中，获得一模型；

对所述模型进行养护，待所述模型达到预设强度时抽拔出所述韧性细条状 材料，拆除所述模具，获得以射孔完井方式制备的模型。

优选地，在所述将可弯折的韧性细条状材料从所述井筒一端伸入，在所述 射孔处弯折伸出之后，所述方法还包括：

采用封堵材料将所述井筒和所述韧性细条状材料之间的空隙封堵。

优选地，所述井筒可以为钢管

优选地，所述韧性细条状材料为铁丝。

优选地，所述模型材料为质量配比为425普通硅酸盐水泥：石英砂：水 ＝1:3:0.6的材料。

优选地，所述对所述模型进行养护具体为：

将所述模型置于温度为(20±3)℃,相对湿度为90％以上的养护环境中，养 护龄期为28天。

本申请有益效果如下：

本申请通过在侧面具有多个射孔的井筒上伸入可弯折的韧性细条状材料， 并且可弯折的韧性细条状材料在所述射孔处弯折伸出，再将所述井筒放入模具 中固定，将配制好的模型材料倒入所述模具中，对模型进行养护，待模型达到 预设强度时抽拔出所述韧性细条状材料，拆除模具，获得以射孔完井方式制备 的模型，该射孔完井方法使得射孔完井的实现更加方便、灵活，适用范围更广， 可以实现最一般的螺旋射孔的完井方式，且该完井方法不会采用可溶性固体， 因此，不会造成射孔阻塞的问题，且该方法可按需要设定射孔位置、射孔间距、 射孔直径、射孔长度、射孔相位角等所有相关参数，解决了现有技术中射孔的 制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶性固体会残留在射孔孔道中造成 射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀一致的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请较佳实施方式一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方 法的方法流程图；

图2-图3为图1中的射孔完井方法中的制作结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法， 解决了现有技术中射孔的制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶性固体 会残留在射孔孔道中造成射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀一致的 技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方法，所述射孔完井方法包 括：制作侧面分布有多个射孔的井筒，所述射孔穿透所述井筒的井壁；将可弯 折的韧性细条状材料从所述井筒一端伸入，在所述射孔处弯折伸出；将设置有 所述韧性细条状材料的所述井筒放入模具中固定；将配制好的模型材料倒入所 述模具中，获得一模型；对所述模型进行养护，待所述模型达到预设强度时抽 拔出所述韧性细条状材料，拆除所述模具，获得以射孔完井方式制备的模型。

本申请通过在侧面具有多个射孔的井筒上伸入可弯折的韧性细条状材料， 并且可弯折的韧性细条状材料在所述射孔处弯折伸出，再将所述井筒放入模具 中固定，将配制好的模型材料倒入所述模具中，对模型进行养护，待模型达到 预设强度时抽拔出所述韧性细条状材料，拆除模具，获得以射孔完井方式制备 的模型，该射孔完井方法使得射孔完井的实现更加方便、灵活，适用范围更广， 可以实现最一般的螺旋射孔的完井方式，且该完井方法不会采用可溶性固体， 因此，不会造成射孔阻塞的问题，且该方法可按需要设定射孔位置、射孔间距、 射孔直径、射孔长度、射孔相位角等所有相关参数，解决了现有技术中射孔的 制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶性固体会残留在射孔孔道中造成 射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀一致的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方 式对上述技术方案进行详细的说明。

为了解决现有技术中射孔的制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶 性固体会残留在射孔孔道中造成射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀 一致的技术问题，本申请提供一种用于水力压裂物理模拟试验的射孔完井方 法。如图1所示，所述射孔完井方法包括以下步骤：

步骤S110，同时参阅图2和图3，制作侧面分布有多个射孔的井筒10；其 中，所述射孔穿透所述井筒10的井壁。所述井筒10可以为钢管，射孔的数量、 直径、位置等参数均可根据需要进行设定。

步骤S120，将可弯折的韧性细条状材料11从所述井筒10一端伸入，在所 述射孔处弯折伸出。其中，可弯折的韧性细条状材料11宜具有较大的抗拉强 度、刚度，在射孔处弯折成形后不易发生变形，韧性细条状材料11从射孔伸 出的长度可以变化，根据具体需要设定。需要说明的是，为了防止后续步骤中 的模型材料沿井筒10和韧性细条状材料11之间的空隙进入所述井筒，可用封 堵材料将空隙封堵。

步骤S130，将设置有所述韧性细条状材料11的所述井筒10放入模具12 中固定。其中，所述井筒10在模具12中的摆放位置根据具体需要设定。

步骤S140，将配制好的模型材料倒入所述模具12中，获得一模型。在此， 模型材料的配方根据具体需要确定。

步骤S150，对模型进行养护，待模型达到预设强度时抽拔出所述韧性细条 状材料，拆除模具，获得以射孔完井方式制备的模型。其中，对于模型的养护 条件(温度、湿度等)宜根据所选模型材料的特性确定，细条状韧性材料的抽 拔宜选择在模型凝固并达到预设强度之后实施。

以下就具体实现过程进行举例说明：

先配置好模型材料待用，其中，在本实施方式中，模型材料为选取水泥、 石英砂，质量配比为425普通硅酸盐水泥：石英砂：水＝1:3:0.6。

所述射孔完井方法制作过程如下：

(1)制作侧面分布有射孔孔眼的井筒。选取钢管作为井筒材料，井筒的 内径为15mm，外径为20mm，长度为660mm。在距钢管中心位置左右各50 mm处开始分别向井筒两端设置两个螺旋射孔簇，其中，每簇射孔数为6个， 相位角为60°，孔眼直径为2mm，相邻孔眼的中心间距为4mm。

(2)将可弯折的韧性细条状材料从井筒一端伸入，在射孔孔眼处弯折伸 出。这里，选择铁丝作为伸入井筒的材料，铁丝直径为1.76mm，在射孔孔眼 处的伸出长度为30mm，方向与井筒轴线垂直，同时铁丝的另一端伸出井筒200 mm，方便后续对铁丝进行抽拔。射孔孔眼处伸出铁丝后留下的空隙用玻璃胶 封堵。每一个孔眼位置都有一根铁丝伸出，共设置12根铁丝，这12根铁丝等 分成两组，各自对应两个射孔簇，每组铁丝从相应的近端井口处伸出。

(3)将井筒放入模具中固定。这里使用的模具由5块钢板组成，分别构 成模具的前、后、左、右、下5个面，上面留出来用于添加模型材料。模具相 对的两个小面(边长300mm×300mm)的中心留有孔眼，井筒刚好能从这两 个面的孔眼中穿过，以此架设在模具的中心位置。

(4)将配制好的模型材料倒入模具中。加入到模型中的材料用振动棒振 捣密实，赶走内部的气泡，最后将表面刮平。模型的外形为长方体，三个边的 尺寸分别为300mm，300mm，600mm。

(5)对模型进行养护，待模型达到一定强度时抽拔出细条状韧性材料。 根据对水泥养护的要求，将模型置于温度为(20±3)℃,相对湿度为90％以上的 标准养护环境中，养护龄期为28天。由于普通硅酸盐水泥的终凝时间小于等 于10小时，选择在试样制作完成后的12小时抽拔铁丝，既保证了抽拔铁丝后 射孔孔道的稳定完好，又使得铁丝抽拔时的阻力较小。

(6)拆除模具，得到以射孔完井方式制备的模型。将模具的前、后、左、 右、下共5个面拆除，得到以双簇射孔完井方式制作的模型。

本申请通过在侧面具有多个射孔的井筒上伸入可弯折的韧性细条状材料， 并且可弯折的韧性细条状材料在所述射孔处弯折伸出，再将所述井筒放入模具 中固定，将配制好的模型材料倒入所述模具中，对模型进行养护，待模型达到 预设强度时抽拔出所述韧性细条状材料，拆除模具，获得以射孔完井方式制备 的模型，该射孔完井方法使得射孔完井的实现更加方便、灵活，适用范围更广， 可以实现最一般的螺旋射孔的完井方式，且该完井方法不会采用可溶性固体， 因此，不会造成射孔阻塞的问题，且该方法可按需要设定射孔位置、射孔间距、 射孔直径、射孔长度、射孔相位角等所有相关参数，解决了现有技术中射孔的 制作方法不能模拟螺旋射孔的情况、部分可溶性固体会残留在射孔孔道中造成 射孔的阻塞、射孔的成孔质量不容易保持均匀一致的技术问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。