[发明专利]一种用于定面射孔岩石试样的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于定面射孔岩石试样的制备方法，其包括：根据岩石试样中定面射孔的参数通过3D打印机直接得到多簇定面射孔装配模型，定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，沿射孔孔道方向钻取井筒壁孔眼；向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶型芯材料；可溶型芯材料硬化后拆除定面射孔装配模型；井筒钢管放入岩石试样成型模具中，浇筑成型并进行恒温恒湿养护后，向井筒钢管内注入循环水洗剂，将射孔处可溶型芯材料溶解，得到定面射孔岩石试样。保证了定面射孔孔道之间的夹角，孔道与井筒轴线之间夹角与设计方案一致，以准确符合实际工程的情况，可灵活对射孔孔道的形状、尺度、间距等关键参数进行设定。

技术领域

本发明涉及油气藏开发中物理模拟实验的技术领域，尤其涉及一种用于定面射孔岩石试样的制备方法。

背景技术

油气藏开发过程中，射孔是井筒与储集层之间的导引荷载通道，作为勘探开发的“临门一脚”，在提高储量动用率及采收率中的作用日渐突出。射孔与致密储层压裂改造相配合从而获得更高的油气井产能，是当今射孔新技术的主要研究方向。

定面射孔是针对致密储层水力压裂改造的而产生一种新型完井措施。与常规射孔螺旋布弹方式不同，定面射孔采用分簇布弹，每簇3发超大孔径射孔弹，通过调整射孔弹的布弹方式使射流方向形成扇面，进而在井筒轴向同一横截面产生多个射孔孔道，改变近井筒的地应力分布，以控制近井筒裂缝的走向。为了探究定面射孔对近井筒水力压裂裂缝形态的影响机理，需要在实验室中进行大尺度水力压裂模拟实验。

目前关于含定面射孔的岩石试样制作是一个难点，成为制约定面射孔岩石实验研究进步的瓶颈。采用射孔枪对浇筑好的水泥试样射孔，射孔后样品容易破碎，无法进行下步压裂实验；采用硬壳纸卷等介质形成射孔孔道形态的浇筑岩石试样，由于介质与孔道的界面效应，影响水力压裂实验裂缝的起裂及扩展。

目前国内相关水力压裂物理模拟实验的射孔装置及方法的研究现状如下：

公开号为CN104563978A的中国发明专利申请，公开了一种用于水力压裂物理模拟实验的射孔装置及方法，该方法用可溶性的固体材料从侧壁带有贯穿开孔的钢管中固定，待模型材料凝固成型后，用将可溶性固体材料溶解，形成联通井筒和模型材料的射孔孔道，该方法是将可溶性固体从侧面贯穿井筒钢管，然后形成相应射孔。定面射孔要求分簇布弹，每簇3发射孔弹，一发射孔弹的轴线垂直于射孔装置所在井筒轴线，其余射孔弹的轴线与井筒轴线呈预定的角度。上述过程需要预先在钢管上穿孔，然后再将可溶性固体贯穿在钢管上，可见，采用上述方法无法实现岩石试样中对3个射孔弹与井筒轴线的不同角度进行调整，也无法实现对定面射孔的精准控制。

公开号为CN105178922A的中国发明专利申请，公开了一种用于水力压力物理模拟试验的射孔完井方法，该方法用可弯折的韧性细条状材料从井筒一端伸入，从射孔处弯折伸出，待岩样试样达到预设强度时抽拔出韧性细条状材料，获得以射孔完井方式制备的模型。由于定面射孔形成的孔道与井筒轴线呈预定角度，采用上述方法后韧性材料容易与岩样形成钩状锁定，难以拔出，无法对定面射孔不同角度进行有效模拟，并且在拔出韧性材料的过程中，容易损伤射孔，导致射孔数据出现误差，无法实现对定面射孔的精准控制。

公开号为CN102778552B的中国发明专利申请，公开了一种定向射孔与压裂裂缝转向规律的实验方法，该方法通过在套管内下入水力喷射器实现定向射孔和压裂联作，做过下入水力喷射器在边长为1.5米的大尺度岩心上实现定向射孔。采用上述方法实验费用昂贵，只能进行现场直接测试，且对于通常实验室尺度岩石试样(边长小于0.5m)不具有可操作性，无法重复实验，也无法实现对定面射孔的精准控制。