一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型

摘要

本实用新型一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型涉及教学模具领域，具体涉及一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型，包括透明箱体，所述箱体内填充设置有多个透明凝胶制成的模拟层，所述模拟层包括隔夹层模拟层和油层模拟层，还包括模拟直井、模拟大斜度井及模拟“一”字型短半径水平井；所述模拟直井竖直设置在透明箱体内；模拟大斜度井的一端位于底层油层模拟层内，另一端穿过顶层隔夹层模拟层后伸出；本实用新型结构简单，使用方便，将地层模型实物化，可以直观形象地展示其高产机理，可以一目了然地展示大斜度井的优点，并通过与直井、短半径水平井的对比，可以为研究开发特低渗油藏工作的技术人员提供非常好的教学模具。

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学模具领域，具体涉及一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型。

背景技术

大斜度井是介于直井和“一”字型短半径水平井之间的一种井型，纵向上，它斜交于目的油层，同时具有直井钻遇多个油层和水平井可以分段密切割压裂的优点，还能形成菱形反九点法面积注采井网，因此，近几年在高效开发特低渗油藏方面得到很快地推广应用。但是目前发表的文献显示，在介绍说明大斜度井机理时比较抽象，展示其高产优势时的图件都是二维的，对说明大斜度井开展分段细分割压裂、提高储量动用程度和单井产量的功能时，难以理解。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单，可以直观地了解直井、大斜度井、“一”字型短半径水平井在地层中的压裂射孔情况，清晰明了地揭示出大斜度井相对于另外两种井型优势的一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型。

本实用新型一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型，包括透明箱体，所述箱体内填充设置有多个透明凝胶制成的模拟层，所述模拟层包括隔夹层模拟层和油层模拟层，相邻两个隔夹层模拟层之间的区域为油层模拟层，且位于箱体顶部的模拟层为隔夹层模拟层，该隔夹层模拟层为顶层隔夹层模拟层，位于箱体底部的模拟层为组合模拟层，该组合模拟层左侧为隔夹层模拟层，右侧为底油层模拟层；

还包括模拟直井、模拟大斜度井及模拟“一”字型短半径水平井；

所述模拟直井竖直设置在透明箱体内，且模拟直井的一端设置在透明箱体底部，另一端穿过顶层隔夹层模拟层后伸出；

所述模拟大斜度井倾斜设置在透明箱体内，且模拟大斜度井的一端位于底层油层模拟层内，另一端穿过顶层隔夹层模拟层后伸出；

所述模拟“一”字型短半径水平井包括相连的水平段和伸出段，所述水平段设置在顶层隔夹层模拟层下方的油层模拟层内，伸出段竖直向上穿过顶层隔夹层模拟层后伸出；

所述模拟直井上设置有若干个设置在油层模拟层内的模拟单簇压裂缝，所述模拟大斜度井和模拟“一”字型短半径水平井上均设置有若干个设置在油层模拟层内的模拟多簇压裂缝。

优选地，模拟直井和模拟“一”字型短半径水平井分别位于模拟大斜度井两侧。

优选地，模拟单簇压裂缝为椭球柱体，所述模拟直井穿过模拟单簇压裂缝的中部。

优选地，模拟直井上设置有两个模拟单簇压裂缝，两个模拟单簇压裂缝分别位于两个相邻的油层模拟层内。

优选地，模拟单簇压裂缝为橡皮泥制成的。

优选地，模拟多簇压裂缝包括三个相接的模拟单簇压裂缝，且同一模拟多簇压裂缝内的三个模拟单簇压裂缝的中轴线相互平行。

优选地，模拟大斜度井上设置有五个模拟多簇压裂缝，且五个模拟多簇压裂缝分别位于相邻的三个油层模拟层内。

优选地，模拟“一”字型短半径水平井上设置有五个模拟多簇压裂缝，且五个模拟多簇压裂缝均位于水平段上，且位于同一油层模拟层内。

优选地，透明箱体内设置有三个油层模拟层和三个隔夹层模拟层，位于底层油层模拟层上方的油层模拟层依次为中间油层模拟层和顶层油层模拟层；

模拟直井上的一个模拟单簇压裂缝位于顶层油层模拟层内，另一个模拟单簇压裂缝位于中间油层模拟层内；

模拟大斜度井上的一个模拟多簇压裂缝位于顶层油层模拟层内，其余四个模拟多簇压裂缝成对分别设置在中间油层模拟层和底层油层模拟层内；

模拟“一”字型短半径水平井上的五个模拟多簇压裂缝均位于顶层油层模拟层内。

优选地，述模拟直井、模拟大斜度井及模拟“一”字型短半径水平井均为铜丝绕制而成。

本实用新型结构简单，使用方便，将地层模型实物化，可以直观形象地展示其高产机理，可以一目了然地展示大斜度井的优点，并通过与直井、短半径水平井的对比，可以为研究开发特低渗油藏工作的技术人员提供非常好的教学模具。

利用本实用新型可以直观地了解直井、大斜度井、“一”字型短半径水平井在地层中的压裂射孔情况，清晰明了地揭示出大斜度井相对于另外两种井型的优势。从模型图中对比分析可以直观地看出，钻遇相同油层个数情况下，大斜度井压裂段数比直井多，每一段压裂体积比直井大，在多期沉积油层叠置不一情况下，大斜度井比直井、“一”字型短半径水平井钻遇的油层个数都要多，三种优势叠加，大斜度井比直井、“一”字型短半径水平井压裂造缝的体积比都要多，动用的储量也最大，所以单井产量也最高，优势和效益最优。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

附图标记：1-透明箱体，2-顶层油层模拟层，3-中间油层模拟层，4-底层油层模拟层，5-模拟单簇压裂缝，6-模拟多簇压裂缝，7-模拟直井，8-模拟大斜度井，9-模拟“一”字型短半径水平井，10-隔夹层模拟层。

具体实施方式

本实用新型一种展示大斜度井高产机理及优势的三维可视模型，包括透明箱体1，所述箱体内填充设置有多个透明凝胶制成的模拟层，使用时，可以采用不同颜色的透明凝胶制作，所述模拟层包括隔夹层模拟层10和油层模拟层，相邻两个隔夹层模拟层10之间的区域为油层模拟层，且位于箱体顶部的模拟层为隔夹层模拟层10，该隔夹层模拟层10为顶层隔夹层模拟层10，位于箱体底部的模拟层为组合模拟层，该组合模拟层左侧为隔夹层模拟层10，右侧为底油层模拟层4；

还包括模拟直井7、模拟大斜度井8及模拟“一”字型短半径水平井9；

所述模拟直井7竖直设置在透明箱体1内，且模拟直井7的一端设置在透明箱体1底部，另一端穿过顶层隔夹层模拟层10后伸出；

所述模拟大斜度井8倾斜设置在透明箱体1内，且模拟大斜度井8的一端位于底层油层模拟层4内，另一端穿过顶层隔夹层模拟层10后伸出；

所述模拟“一”字型短半径水平井9包括相连的水平段和伸出段，所述水平段设置在顶层隔夹层模拟层10下方的油层模拟层内，伸出段竖直向上穿过顶层隔夹层模拟层10后伸出；

所述模拟直井7上设置有若干个设置在油层模拟层内的模拟单簇压裂缝5，所述模拟大斜度井8和模拟“一”字型短半径水平井9上均设置有若干个设置在油层模拟层内的模拟多簇压裂缝6。

模拟直井7和模拟“一”字型短半径水平井9分别位于模拟大斜度井8两侧。

模拟单簇压裂缝5为椭球柱体，所述模拟直井7穿过模拟单簇压裂缝5的中部。

模拟直井7上设置有两个模拟单簇压裂缝5，两个模拟单簇压裂缝5分别位于两个相邻的油层模拟层内。

模拟单簇压裂缝5为橡皮泥制成的。

模拟多簇压裂缝6包括三个相接的模拟单簇压裂缝5，且同一模拟多簇压裂缝6内的三个模拟单簇压裂缝5的中轴线相互平行。

模拟大斜度井8上设置有五个模拟多簇压裂缝6，且五个模拟多簇压裂缝6分别位于相邻的三个油层模拟层内。

模拟“一”字型短半径水平井9上设置有五个模拟多簇压裂缝6，且五个模拟多簇压裂缝6均位于水平段上，且位于同一油层模拟层内。

透明箱体1内设置有三个油层模拟层和三个隔夹层模拟层10，位于顶层油层模拟层2上方的油层模拟层依次为中间油层模拟层3和顶层油层模拟层2；

模拟直井7上的一个模拟单簇压裂缝5位于顶层油层模拟层2内，另一个模拟单簇压裂缝5位于中间油层模拟层3内；

模拟大斜度井8上的一个模拟多簇压裂缝6位于顶层油层模拟层2内，其余四个模拟多簇压裂缝6成对分别设置在中间油层模拟层3和底层油层模拟层4内；

模拟“一”字型短半径水平井9上的五个模拟多簇压裂缝6均位于顶层油层模拟层2内。

模拟直井7、模拟大斜度井8及模拟“一”字型短半径水平井9均为铜丝绕制而成。

使用时，模拟单簇压裂缝5的中轴线与最大主应力方向平行，本实用新型的制作过程：

第1步：用壁厚1cm的透明塑料板制作一长130cm，宽24cm，高24cm，尺寸不包括壁厚的透明箱体1。

第2步：用铜丝绕制制作模拟直井7，模拟直井7直径设置为0.8cm，高度为25cm，超出1cm部分为伸出顶层隔夹层模拟层10部分。

第3步：用铜丝绕制制作模拟大斜度井8，模拟大斜度井8直径设置为0.8cm，斜度为12.5°，水平段投影长度为115cm，竖直投影长度为25cm，竖直投影超出1cm部分为伸出顶层隔夹层模拟层10部分。

第4步：用铜丝绕制制作“一”字型模拟“一”字型短半径水平井9，模拟“一”字型短半径水平井9直径设置为0.8cm，水平段长度为100cm，竖直段长度为6厘米，超出1cm部分为伸出顶层隔夹层模拟层10部分。

第5步：模拟单簇压裂缝5用彩色橡皮泥制成椭球柱体，椭球侧面长轴半径2cm，短轴半径1.2cm，柱体高度2cm，准备如此32块标记颜色的椭球柱体橡皮泥。

第6步：分别向模拟直井7、模拟大斜度井8、模拟“一”字型短半径水平井9插入椭球柱体橡皮泥。

将模拟直井7从椭球柱体橡皮泥中部穿过，距离模拟直井7顶部6cm和14cm处分别插入单个椭球柱体橡皮泥；

将三个椭球柱体橡皮泥设置为一组，用于表示模拟多簇压裂缝6。将模拟大斜度井8从橡皮泥中部穿过，距离模拟大斜度井8顶部垂直高度6cm、12.5cm、15.5cm、19.5cm、22.5cm处分别插入一组椭球柱体橡皮泥，保证模拟多簇压裂缝6处于油层中。

将模拟“一”字型短半径水平井9从橡皮泥中穿过，在水平井的水平段每隔16.5cm插入一组椭球柱体橡皮泥，共插入五组。

第7步：将透明箱体1从内侧底部向上量出6cm，用于填充底层油层模拟层4，将底层模拟层分成两部分，用透明塑料挡板隔开，左侧为隔夹层，长度50cm，宽度24cm，右侧为油层，长度80cm，宽度24cm。

第8步：分别把模拟直井7、模拟大斜度井8底端用强力胶固定在透明箱体1底部。具体设计尺寸为：1.模拟直井7在底层模拟层左侧的隔层位置内，模拟直井7俯视面中心距离透明箱体1内侧左侧面20cm，距离透明箱体1内侧前置面4cm。2.模拟大斜度井8的底端固定在底层模拟层的右侧的油层位置，模拟大斜度井8井底位置距离透明箱体1内侧右侧面5cm,距离透明箱体1内侧前置面12cm。

第9步：向底层模拟层左侧隔层的位置处注入深灰色透明凝胶，向底层模拟层右侧油层位置处注入浅红色透明凝胶，注入高度均为6cm。

第10步：待底层模拟层所有透明凝胶凝固后，向透明塑料箱内分批次交替倒入深灰色透明凝胶和浅红色透明凝胶，深灰色透明凝胶倒入高度为2cm用于表示隔夹层模拟层10，浅红色透明凝胶倒入高度为6cm用于表示油层模拟层。重复上述步骤2次。

第11步：制作顶层模拟油层时，向顶层油层2中倒入深度为3cm浅红色透明凝胶，放置模拟“一”字型短半径水平井9，模拟“一”字型短半径水平井9位置为：模拟“一”字型短半径水平井9俯视面中心距离透明箱体1内侧右侧面5cm，距离透明箱体1内侧前置面20cm,使三种不同类型模拟井在透明箱体1中错层分布。

第12步：待顶层油层2中倒入的透明凝胶凝固使模拟“一”字型短半径水平井9固定后，继续倒入深度为3cm浅红色透明凝胶，凝固后倒入深度为2cm深灰色透明凝胶等待凝固。

大斜度井的优势

1. 钻遇油层多

在多期沉积过程中，由于沉积微相变化和河道变化，多个油层在纵向上相互叠置，但叠置程度不一，因此不同的井型钻遇油层个数不一，大斜度井由于跨度大，钻遇油层个数比直井和短半径水平井都要多。

本实用新型中三个油层模拟层纵向上不完全叠置，模拟直井7钻遇顶层油层模拟层2和中间油层模拟层3，模拟“一”字型短半径水平井9钻遇顶层油层模拟层2，而大斜度井可以钻遇顶层油层模拟层2、中间油层模拟层3及底层油层模拟层4，通过射孔压裂投产，模拟大斜度井8可以动用最多的油层，因此，大斜度井动用的储量也最多。

2. 单段压裂体积大

假设直井和大斜度井钻遇油层个数一样，压裂段数也一样，由于直井井眼轨迹与油层近似垂直相交，单段射孔压裂后只能形成一簇高角度压裂缝，而大斜度井井眼轨迹与油层斜交，可以实施单段多簇压裂，形成多簇高角度压裂缝，大斜度井单段压裂体积远大于直井单段压裂体积。

直井和大斜度井都钻遇油层时，如本实用新型中，模拟直井7和模拟大斜度井8都钻遇顶层油层模拟层2，垂直厚度为6米，直井井眼轨迹与油层近似垂直相交，直井井眼轨迹的水平投影为一个点，射孔压裂后只能形成一簇高角度单簇压裂缝，而大斜度井8的井眼轨迹与顶层油层斜交，井眼轨迹的水平投影为长度为26.7米的直线段，在这个直线段上，可以实施三簇射孔压裂，形成三簇高角度压裂缝，大斜度井单段的造缝规模要比直井大3倍，大斜度井单段压裂体积远大于直井单段压裂体积，相应的，动用的储量也要比直井大。

3. 压裂段数多

假设直井和大斜度井钻遇油层个数一样，直井每个油层只能压裂一段，而大斜度井每间隔15-20米就可以压裂一段，因此大斜度井压裂段数大于直井压裂段数。

大斜度井如本实用新型中，模拟大斜度井8钻遇顶层油层模拟层2、中间油层模拟层3及底层油层模拟层4，总垂直厚度为18米，直井井眼轨迹与油层近似垂直相交，直井井眼轨迹的水平投影为一个点，每个油层射孔压裂后只能形成1段单簇高角度压裂缝；而大斜度井井眼轨迹与油层斜交，钻遇油层83米，井眼轨迹的水平投影为长度为81.0米的直线段，在这个直线段上，每间隔16米就可以压裂一段，大斜度井共实施五段多簇射孔压裂，形成五段多簇高角度压裂缝，大斜度井的压裂段数比直井多三段，并且多的这三段是多簇高角度压裂缝，因此，大斜度井压裂体积远大于直井压裂体积，相应的，动用的储量也要比直井大。