[发明专利]一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置及其实验方法

说明书

本发明涉及一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置及其实验方法，该实验装置包括岩样夹持装置、摆锤冲击装置和控制分析装置；岩样夹持装置包括一缸体，在缸体内可放置不同特性的岩心，在缸体上设有井眼内压进压口、围压进压口、围压泄压口、出气口和渗流通道出口，摆锤冲击装置包括摆锤、电动机、滚轮，电动机带动滚轮转动，滚轮推动摆锤撞击缸体一端的活动柱塞，给缸体内的岩心加载冲击力，并通过围压进压口加载围压，通过井眼内压进压口加载内压。本发明实验装置，可用于探究水平井筒内爆燃冲击对于不同岩性、不同长度的岩心破坏响应，同时可实现精确的实验控制操作并能够进行有效的数据分析和统计，实验效果良好，作用明显。

技术领域

本发明涉及一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置及其实验方法，属于油气井开发技术领域。

背景技术

随着我国油气勘探开发事业的发展，我国油气开发事业已逐步将重点转移到低渗透油藏上。低渗透油藏在我国分布广泛、储量丰富，但由于储层类型多、渗透性差等原因，大部分低渗透油藏难以动用。对于此类油藏，在水平井内进行爆燃压裂，与其他压裂方式相比，具有较大的优点：作用时间短、有助于沟通人造裂缝与近井带的天然裂缝、操作限制少、污染小、施工成本较低。综上所述，水平井爆燃压裂技术在今后的低渗透油藏开发中前景广阔。

爆燃压裂技术又称为高能气体压裂技术(HEGF)，国外自上个世纪60年代便开展了对此项技术的研究，我国从1985年开始了此项技术的研究，该技术发展迅速并开始逐步应用于现场。它的基本作用机理如下：当火药或推进剂在井下爆燃后会在毫秒级的时间内产生较大的峰值压力，由于这一过程产生了较高的加压速率，在地层中会产生径向的多条裂缝，能够在有效地穿透污染带的同时沟通天然裂缝，提高油藏的渗透能力。在这一过程中，由于火药或推进剂的燃烧放出一定的热量、以及燃烧产生的气体遇水形成酸液，可以清除堵塞并提升产量。

对于低渗透油藏，水平井增大了储层的生产面积，提升了油藏的生产效率，有效的动用了不方便钻井地区的储层资源。目前对于水平井进行储层改造主要运用水力压裂的方法，相关理论及实验研究日趋完善。但是，针对我国的实际情况，水力压裂适用度并不太高，这主要是由于：一是水力压裂作业所需水量巨大，但我国水资源有限；二是水力压裂存在较大的污染隐患，容易对当地人民群众的生产生活产生较大的威胁。

虽然爆燃压裂技术在直井方面的研究及应用较为广泛，但对于水平井储层改造方面涉猎较少，在我国，有关于这一技术的研究更少之又少。水平井自身独特的结构决定了水平井爆燃压裂技术不同于直井，这一技术要满足施工过程简单、对近井带无污染、生成的裂缝能够长期不闭合等多个条件，但有关研究比较滞后，制约了这一技术在油田的应用。

目前，对于岩石在受到瞬间冲击后相关应变量的研究主要通过霍普金森压杆(SHPB)实验和相关的垂直损伤装置实现，但是，前者无法实现在岩心孔眼内部加压，而后者则是在竖直方向上对岩心进行冲击，无法实现对岩心的水平冲击。

由此，本发明将提供一种室内模拟水平井爆燃压裂实验装置及其实验方法，可通过选择劲度系数不同的拉伸弹簧、扭转弹簧、及不同型号的摆锤头进行组合，以及改变摆锤的旋转角度从而改变水平冲击的相关参数。实验过程中，摆锤在受到拉伸弹簧、扭转弹簧、及自身重力的作用绕滚轮轴转动撞击活动柱塞，活动柱塞向模拟井眼内的流体加压，从而模拟水平井爆燃压裂过程；通过不同位置的压力传感器记录实验过程中岩心内压及围压的变化，并通过回压阀等装置收集并记录岩石在受到水平冲击作用前后渗流出的液体的流量及压力的变化，从而探究岩石在受到水平冲击作用前后的相关的物性变化规律。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种容易操作、实施安全且模拟效果较好的模拟水平井爆燃压裂的实验装置。

本发明还提供上述模拟水平井爆燃压裂的实验装置的实验操作方法。

本发明的技术方案如下：

一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置，包括岩样夹持装置、摆锤冲击装置和控制分析装置；