[发明专利]一种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置及模拟方法

说明书

本发明涉及的是一种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置及模拟方法，其中组合式3D螺旋射孔模拟注入装置由接头部件、多个连接部件、多个射孔部件、尾部接头相互连通，且依次可拆卸连接形成；射孔部件包括本体、上盖、射孔球座和水溶性射孔，本体外壁具有球座孔，射孔球座设置于本体内，固定螺丝穿过上盖上的螺栓孔和螺栓连接块上的螺栓孔后，将射孔球座顶固住，射孔球座设置入水口，入水口与射孔部件上端的中心孔相通，水溶性射孔为尖端封闭的锥形壳体，水溶性射孔的根部插入从球座孔处祼露出来的射孔球座的孔洞中，水溶性射孔采用PVA聚乙烯醇水溶性材料制作。本发明能够灵活的调整射孔数量和射孔角度，实现各种3D射孔方式的模拟研究。

技术领域

本发明涉及的是岩石力学工程、石油工程、储层改造等领域中的一种模拟储层射孔的注入装置，具体涉及的是一种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置及模拟方法。

背景技术

目前，页岩油、致密油等非常规油气资源通常需要在储层中进行大规模水力压裂改造才能形成有效的产能，水力压裂的基础是依靠射孔弹在井筒周围形成的具有一定引导性的初始射孔。近年来，非常规储层水力压裂技术逐渐发展，射孔轴线和井筒轴线不垂直的3D射孔技术能够使储层产生更多的起裂裂缝，从而增加油气运移通道，提高了产量。因此，通过室内试验模拟分析不同射孔方式下的水力裂缝起裂延伸特征对压裂方案设计以及现场压裂施工具有重要的指导意义。

目前，常规射孔水力压裂试验通常是在注入管上钻出射孔孔洞，并将滤纸卷塞入射孔孔洞内来模拟真实的射孔情况。随后，将注入管浇筑到人造岩芯中，以高压流体通过注入管，射孔处的岩石在高压流体作用下破裂，形成延伸裂缝。这样的实验方法存在4个方面的局限：（1）该方法只能模拟一般的二维射孔方式，即只能模拟射孔和井筒轴线垂直一种情况；（2）钻出射孔孔洞的注入管为消耗品，只能进行一次试验；（3）滤纸卷残留在人造岩石射孔处，对模拟结果的真实性产生极大的影响；（4）光滑的注入管和人造岩芯胶结较差，试验时高压流体容易沿着注入管和人造岩芯的胶结面滤失，造成试验失败。

可见，目前射孔水力压裂试验中的射孔注入装置无法有效模拟水力裂缝在射孔处的起裂特征，也无法对3D射孔条件下的多裂缝起裂开展模拟分析。发明一种能够模拟3D螺旋射孔的注入装置是十分必要的，该装置能够用于研究射孔方式对裂缝起裂的控制作用，为现场压裂方案的制定提供指导。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置，这种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置用于解决目前常规射孔注入装置无法模拟真实射孔情况的问题，同时能够用于模拟分析3D螺旋射孔条件下的裂缝起裂特征；本发明的另一个目的是提供这种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置的模拟方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种组合式3D螺旋射孔模拟注入装置包括接头部件、多个连接部件、多个射孔部件、尾部接头，接头部件上端有注入孔，下端有连接孔；连接部件、射孔部件上端均有中心孔，中心孔外设置密封圈，下端均有连接孔；尾部接头上端有中心孔，中心孔外设置密封圈，下端为封闭的，相邻两个射孔部件通过下一个射孔部件的密封圈连接上一个射孔部件的连接孔相连接，通过多个射孔部件设置射孔相位角，接头部件、多个连接部件、多个射孔部件、尾部接头相互连通，且依次可拆卸连接形成组合式3D螺旋射孔模拟注入装置；射孔部件包括本体、上盖、射孔球座和水溶性射孔，本体外壁具有球座孔，本体上端口内壁向内伸出3个螺栓连接块，每个螺栓连接块上设置螺栓孔，上盖具有3个螺栓孔，射孔球座设置于本体内，固定螺丝穿过上盖上的螺栓孔和螺栓连接块上的螺栓孔后，将射孔球座顶固住，射孔球座设置入水口，入水口与射孔部件上端的中心孔相通，水溶性射孔为尖端封闭的锥形壳体，水溶性射孔的根部插入从球座孔处祼露出来的射孔球座的孔洞中，水溶性射孔采用PVA聚乙烯醇水溶性材料，由3D打印机制作。

上述方案中组合式3D螺旋射孔模拟注入装置浇筑到人造岩芯后，通过注入孔注入蒸馏水将水溶性射孔溶解，在人造岩芯内形成接近真实射孔条件的射孔孔洞。

上述方案中接头部件与恒速恒压泵的注入管线连接，用于流体的注入。