[发明专利]具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法

权利要求书

1.一种具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：加工模拟井筒，并在模拟井筒的井壁上设置不同参数组合的螺旋射孔孔眼；制作螺旋射孔孔道，并将螺旋射孔孔道插入螺旋射孔孔眼中；

步骤二：加工试件模具，在试件模具的底面中心位置开设圆孔，将模拟井筒的井筒头朝下放置在圆孔中，此时模拟井筒竖直地放置在试件模具中；

步骤三：将水泥和石英砂进行混合搅拌，再向其中加入水搅拌均匀，形成混合物；将混合物浇注到试件模具中，待干燥成型后将试件模具拆卸下来，即可得到人造岩心试件；

步骤四：翻转人造岩心试件，使模拟井筒的井筒头朝上，然后将人造岩心试件放置在真三轴水力压裂试验机上，开展水力压裂物理模拟试验，试验结束后观察水力压裂的起裂特征和扩展形态；

步骤四中，所述真三轴水力压裂试验机包括围压系统、注入系统和真三轴试验架，所述围压系统和所述注入系统与所述真三轴试验架连接，所述真三轴试验架内放置人造岩心试件，所述注入系统和所述围压系统与计算机连接，所述注入系统包括压裂液容器Ⅰ、压裂液容器Ⅱ和活塞容器，所述压裂液容器Ⅱ内安装搅拌机构，所述搅拌机构与计算机连接，所述活塞容器内设置活塞片挡板Ⅰ和活塞片挡板Ⅱ，两个活塞片挡板的中部均开口；

所述压裂液容器Ⅰ的上端通过管线与高压气瓶连接，管线上安装开关阀门Ⅰ；所述压裂液容器Ⅰ的下端通过管线与活塞容器的中部腔体连接，管线上安装开关阀门Ⅱ；

所述压裂液容器Ⅱ的上端通过管线与高压气瓶连接，管线上安装开关阀门Ⅲ；所述压裂液容器Ⅱ的下端通过管线与活塞容器的上部腔体连接，管线上安装开关阀门Ⅳ；

所述活塞片挡板Ⅰ和所述活塞片挡板Ⅱ将所述活塞容器分为三个腔体；所述活塞容器的上部腔体通过管线与所述人造岩心试件连接，管线上安装开关阀门Ⅴ；所述活塞容器的中部腔体通过管线与所述人造岩心试件连接，管线上安装开关阀门Ⅵ；所述活塞容器的下部腔体通过管线与水槽连接。

2.如权利要求1所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：步骤一中，所述模拟井筒为水平井的水平段井筒，其包括井筒头和井身，模拟井筒的底部密封。

3.如权利要求2所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：所述井筒头的外径为20mm、内径为18mm、高度为30mm。

4.如权利要求2所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：所述井身的外径为14mm、内径为12.8mm、长度为230mm。

5.如权利要求1所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：步骤一中，螺旋射孔的射孔段位于模拟井筒的中间部位。

6.如权利要求5所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：所述射孔段包括两簇螺旋射孔孔眼，每一簇螺旋射孔孔眼的数量为6-9个。

7.如权利要求6所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：第一簇螺旋射孔孔眼中最后一个孔眼与第二簇螺旋射孔孔眼中第一个孔眼之间的距离为20-40mm。

8.如权利要求6所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：每一簇螺旋射孔孔眼中相邻两个孔眼的垂向距离为1cm，相邻两个孔眼之间的夹角为60-90°。

9.如权利要求6所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：所述螺旋射孔孔眼的直径为2-4mm。

10.如权利要求1所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：步骤一中，所述螺旋射孔孔道由纸或塑料制成。

11.如权利要求10所述的具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，其特征在于：所述螺旋射孔孔道的长度为20-40mm。