[发明专利]具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法

说明书

本发明涉及一种具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，包括以下步骤：在模拟井筒的井壁上设置不同参数组合的螺旋射孔孔眼，并在孔眼内插入螺旋射孔孔道；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；将水泥、石英砂和水混合搅拌形成混合物，将混合物浇注到试件模具中，制备人造岩心试件；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。该模拟方法符合实际压裂情况，可用于模拟非常规页岩气、煤层气和常规低渗透储层水力压裂情况，能够提供不同的螺旋射孔参数组合，为现场水力压裂的螺旋射孔参数设计提供基础数据和理论支撑。

技术领域

本发明属于油气藏开发技术领域，具体涉及一种具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法。

背景技术

由于低渗透储层具有低孔低渗的地质特征，这将导致其开发难度大，对开发技术要求高，因此水力压裂成为高效开发低渗透储层的重要手段。油田现场通过进行大规模水力压裂作业，在低渗透储层中形成复杂的、具有高导流能力的人工裂缝，改善低渗透储层的渗透率，有效增大储层油气的泄流体积，提高油井产能。采用具有螺旋射孔的井筒进行水力压裂能够获得较好的压裂效果，其中螺旋射孔参数的设计是最关键的环节。

螺旋射孔参数的设计往往决定水力压裂效果的好坏，不同的射孔参数组合导致岩石具有不同的破裂压力，裂缝起裂特征和扩展形态也不同。目前，对螺旋射孔参数的研究主要集中在数值模拟和物模实验上，然而数值模拟简化的计算模型并不能有效的反应出真实地层间的非均质性和各项同性，计算预测结果存在一定误差，所以室内物理模拟实验作为一种最为直观有效的方法成为国内外科研人员倍受青睐的研究手段。

授权公告号为CN201627577U的实用新型专利，公开了一种真三轴钻井堵漏模拟评价装置，该装置能够模拟真实地层中三轴受力情况，为研究裂缝型地层和孔隙地层的堵漏力学机理提供了有效保证，但是该专利并没有公开具体物理模拟方法，也没有说明不同射孔参数对水力压裂的影响规律。申请公布号为CN104060976A的发明专利，公开了一种对不同井型射孔井筒分段水力压裂的物理模拟方法，该方法可对不同储层选择不同井型进行水力压裂模拟实验，对非常规和复杂断块油气藏的水力压裂工艺设计和方案优化提供了理论依据，但是该专利仅研究了不同井型对水力压裂的影响，而没有研究不同射孔参数组合对水力压裂的影响。

因此，急需开发一种具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法，设计不同参数组合的螺旋射孔，为现场施工提供理论依据和指导。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供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。

优选的是，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。

在上述任一方案中优选的是，所述井筒头的外径为20mm、内径为18mm、高度为30mm。

在上述任一方案中优选的是，所述井身的外径为14mm、内径为12.8mm、长度为230mm。