大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置

摘要

本发明公开了一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置，属于油井增产、防砂完井技术领域，其原理是通过高压泵向容器中周向均匀注入不同粘度原油，通过裂缝、孔眼两种分流通道计量流量大小，从而评价其产能贡献。该装置主体有底座、仓体、井筒三部分：底座由圆盘、3条楔形状长钢条构成，起到稳定仓体的作用；仓体由内、外仓壁、上仓盖、注液小孔、固定螺栓、阀门构成；井筒由井筒外壁、井筒内壁、孔眼流道、裂缝流道、堵塞螺栓、裂缝模拟装置等构成。本发明优点是：可以模拟实际目标地层不同渗流情况，通过计量裂缝、孔眼流量大小，给出不同油井压裂充填完井建议，降低开采成本、提高油井效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置的设计，属于油井增产、防砂完井技术领域。

背景技术

压裂充填是一种主要应用于中高渗透油气层的防砂和增产技术。它的基本原理是：由于常规砾石充填防砂作业会导致很高的表皮效应，因而达不到预期产量的目标，而压裂充填技术首先应用端部脱砂技术阻止裂缝在纵向和垂向的延伸,然后使裂缝膨胀以达到所需的裂缝导流能力，最后进行砾石充填。可将缝端脱砂压裂与砾石充填防砂技术两者结合起来，用于疏松或胶结不好的地层，实现进一步改善防砂的效果。压裂充填的关键技术包括：缝端脱砂压裂、压裂充填井层的选择、压裂液、支撑剂的选择及压裂充填作业的优化设计与施工。这些技术对压裂充填效果均有较大的影响。国外的实践证明，压裂充填技术对地层的解堵和防砂具有良好的效果。它在进行压裂充填设计时,需对设计方案的增产效果进行预测，以便对方案进行综合评价。压裂充填井的产能预测既可用经典方法,又可用现代数值模拟方法，其中经典方法又可分为增产倍数法和典型曲线法。

针对大斜度井压裂充填完井技术，目前存在技术盲区，只能根据目标区块实际生产情况来分析其效果，更多的是通过数值模拟分析来说明压裂充填产能贡献情况，无法做到产前指导，本发明一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置的设计，可通过模拟实际储层渗流条件下孔眼与裂缝针对不同粘度原油时产能贡献比例，从而通过实验分析给出目标地层合理的压裂充填完井建议。

发明内容

本发明的目的是：为了在稳定压力、温度条件下，测试地层渗透率发生变化时，孔眼与裂缝产能贡献比例大小，通过实验测试为实际目标储层压裂充填提供合理、有效的完井建议，指导现场进行高效的射孔、起裂作业，特提供了一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置，是由仓体井筒装置、底座三个主要主体部件构成，其特征在于：仓体上部环形端面、上仓盖上表面攻有大小相同的螺孔，通过不锈钢六角固定螺栓将仓体与上仓盖人工连接在一起，形成一个完全封闭的空间来模拟实际地层情况，仓体内部通过人为设计安装井筒装置，井筒装置上端环形切面与上仓盖下底面设计的环状凹型槽紧密结合，井筒装置底端环形切面与仓体内壁表面设计的环状凹型槽紧密连接，通过人工操作，将仓体圆形下底部与底座相连接，底座由凹型圆槽与3条楔形状长钢条构成，楔形状长钢条焊接在凹型圆槽下底面，起到稳定装置主体作用；仓体由仓体外壁与仓体内壁构成，且在仓体上部环形端面呈30°方向攻有12个大小相同的螺孔，仓体外壁开有大小相同的6个注液小孔，注液小孔外端连接注液接头，注液管线通过注液接头将实验所需液体注入实验装置仓体，仓体内壁开有环形状凹型槽，与井筒装置无缝衔接，各部件之间紧密相连；6个注液小孔在仓体外壁呈上下两层分布，每一层端面呈120°开孔，孔数为3，两层注液小孔上下交错开孔，每个小孔夹角呈60°分布，实现均匀注入液体的目的，达到稳定流动效果。固定螺栓设计为六角形，更加便于安装，考虑实验装置内部压力大小，固定螺栓选材要求承压达到12MPa，其次，每个固定螺栓配备一个环形金属铜垫，防止装置泄压，影响实验结果，所述环状凹型槽在环形空间和圆形底部均安装一个聚氟平垫，目的是使得井筒底端环形切面与环状凹型槽之间连接更加紧密，提高装置密封性；上仓盖其结构主要分为上仓盖下底面与上仓盖上表面，在上仓盖下底面开有环状凹型槽，其内部安装聚氟平垫，实现井筒上端环形切面与环状凹型槽之间的紧密连接，其次上仓盖上表面外边缘呈30°方向开12个螺孔、中间部位开孔，连接压力表转换接头，安装压力表，监测装置内部压力大小。

本装置内部井筒装置由井筒外壁、井筒内壁、裂缝流道、孔眼流道构成，其次在井筒外壁上安装裂缝模拟装置，同时采用了独特的开孔方式，井筒外壁上开12个孔与其相连、开12个孔与井筒内壁相连。

裂缝模拟装置在不同侧面采用水平交错割缝的方式，且裂缝模拟装置自身可根据实际情况调整比例大小，其次与井筒外壁相连的孔分3层，每孔呈90°夹角，与井筒内壁相连的孔分4层，每孔呈120°夹角，每孔闭合情况可根据需求利用堵塞螺栓进行调整。

本发明在装置结构及技术性能上具有以下优点：

1、可操作性强、适用范围较广，适用于不同渗透力条件下油气井进行压裂充填完井时产能贡献评价。

2、实验装置在结构上进行了创新性设计，井筒装置模块采用独特的打孔方式及流道设计，能够更好的进行裂缝、孔眼流量计量，从而有效的评价产能贡献，孔眼数目和裂缝数目可通过堵塞螺栓人为的进行调整，从而模拟不同条件情况下孔眼、裂缝流量贡献比例，结合不同区块实际储层情况，给出合理的压裂充填完井建议，指导实际现场进行最优射孔、起裂。

3、装置仓体及上仓盖选用不锈钢304材料，具有抗压、抗腐蚀的性能，保证在高压条件下，装置主体部分不会出现破裂，利于实验正常进行；其次用于固定主仓体与上仓盖的螺栓，采用12.9级M12全牙高强度六角螺栓，保证仪器能够紧密的结合在一起，使得装置密封性能良好。

4、用于安装在井筒外壁上的裂缝模拟装置，其在割缝方式和长度上可灵活选择，可采用水平交错割缝和垂直交错割缝，缝长及缝宽可根据现场实际裂缝流量大小进行调整，做到最优设计。

5、在上仓盖顶部，安装一个量程为0～6MPa的压力表，可实时监测仓体内部压力，一方面保证实验安全可操作，另一方面，通过压力变化可调整泵注入流量大小，使其在稳流状态下注入，压力保持恒定，更加接近实际储层流动情况。

附图说明

图1为本发明一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置平面结构图；

图2为本发明一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置三维结构图；

图3为本评价装置内外仓整体俯视图；

图4为本评价装置井筒模型平面结构图；

图5为本评价装置井筒模型三维结构图；

图6为本评价装置裂缝模拟模块平面结构图；

图7为本评价装置上仓盖平面结构图；

图8是本评价装置所需聚氟平垫结构图；

图9是本评价装置外仓注水俯视图。

图中：1-仓体；2-井筒装置；3-底座；4-上部环形端面；5-上仓盖；6-螺孔；7-固定螺栓；8-井筒上端环形切面；9-上仓盖下底面；10-环状凹型槽；11-井筒底端环形切面；12-仓体内壁；13-仓体圆形下底部；14-凹型圆槽；15-楔形状长钢条；16-仓体外壁；17-注液小孔；18-注液接头；19-铜垫；20-聚氟平垫；21-上仓盖上表面；22-压力表转换接头；23-井筒外壁；24-井筒内壁；25-裂缝流道；26-孔眼流道；27-裂缝模拟装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1、图3、图4、图9，对本发明进行进一步详细说明。

一种大斜度井压裂充填裂缝、孔眼产能贡献评价装置，主要由仓体1、井筒装置2、底座3三大主体部分构成。

首先，将仓体1上部环形端面4、上仓盖5上表面攻有大小相同的螺孔6，通过不锈钢六角固定螺栓7将仓体1与上仓盖5人工连接在一起，形成一个完全封闭的空间来模拟实际地层情况，仓体1内部通过人为设计安装井筒装置2，井筒装置2上端环形切面8与上仓盖下底面9设计的环状凹型槽10紧密结合，井筒装置2底端环形切面11与仓体内壁12表面设计的环状凹型槽10紧密连接，通过人工操作，将仓体1圆形下底部13与底座3相连接，底座3由凹型圆槽14与3条楔形状长钢条15构成，楔形状长钢条15焊接在凹型圆槽14下底面，起到稳定装置主体作用。

其次，在仓体1内部填充与实际储层渗透率一致的砂子与黏土矿物的胶结物，通过三柱塞高压循环往复泵将不同粘度原油通过注液小孔17均匀注入仓体内部，仓体1由仓体外壁16与仓体内壁12构成，且在仓体上部环形端面4呈30°方向攻有12个大小相同的螺孔6，仓体外壁16开有大小相同的6个注液小孔17，注液小孔17外端连接注液接头18，注液管线通过注液接头18将实验所需液体通过六通阀(起均匀分配液体的作用)注入实验装置仓体1，仓体内壁12开有环形状凹型槽10，与井筒装置2无缝衔接，各部件之间紧密相连；6个注液小孔17在仓体外壁16呈上下两层分布，每一层端面呈120°开孔，孔数为3，两层注液小孔17上下交错开孔，每个小孔夹角呈60°分布，实现均匀注入液体的目的，达到稳定流动效果；不同粘度原油注入装置内部时，通过观察上仓盖上表面21安装的高精度压力表来调整高压泵注入流量大小，达到一种平稳流动状态，上仓盖5其结构主要分为上仓盖下底面9与上仓盖上表面21，在上仓盖下底面9开有环状凹型槽10，其内部安装聚氟平垫20，实现井筒上端环形切面8与环状凹型槽10之间的紧密连接，此外，上仓盖上表面21外边缘呈30°方向开12个螺孔6、中间部位开孔，连接压力表转换接头22，安装压力表，监测装置内部压力大小；进入装置的原油在稳定后实现了不同路径流动，一部分通过孔眼流入孔眼流道26，另一部分通过裂缝模拟装置27进入裂缝流道25，通过计量不同流道流量大小，来评价孔眼与裂缝对产能贡献，井筒装置2由井筒外壁23、井筒内壁24、裂缝流道25、孔眼流道26构成，其次在井筒外壁23上安装裂缝模拟装置27，同时在井筒外壁23上开12个孔与其相连、开12个孔与井筒内壁24相连。

裂缝模拟装置27在不同侧面采用水平交错割缝的方式，且裂缝模拟装置自身可根据实际情况调整比例大小，其次与井筒外壁23相连的孔分3层，每孔呈90°夹角，与井筒内壁24相连的孔分4层，每孔呈120°夹角。

最后，当装置整体连接完成，进行试验测试，确保装置不存在泄压问题，当装置出现泄压现象，通过给每一个固定螺栓7增加环形金属铜垫19、环状凹型槽10在环形空间和圆形底部均安装一个聚氟平垫20，目的是使得井筒底端环形切面11与环状凹型槽之间连接更加紧密，防止泄压，待试验进入正常测试时，通过堵塞螺栓来调整孔眼闭合情况，从而模拟不同组合条件下裂缝、孔眼产能贡献比例，给出合理的压裂充填完井建议。