[发明专利]页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置和方法

说明书

本发明涉及油气田开发技术领域，公开了一种页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置，该装置包括用于固定在内壁上形成有射孔簇的孔眼中的固定部和安装在固定部内部的活动部，固定部包括外井筒和沿外井筒的外周轴向间隔布置以固定固定部的多个环状结构，两个相邻环状结构之间形成用于连通射孔簇的第一空间；该装置内具有穿过固定部向第一空间输送压裂液的第一流道，活动部在固定部中沿设定轨迹运动以控制第一流道的通断和出口位置。利用本发明的装置可以在孔眼入口处不泄压的情况下实现在露头岩样中进行多种形式的分段压裂试验，真实的模拟现场压裂情况，给现场施工提供更可靠的试验参考。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体地涉及一种页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置及方法。

背景技术

密切割压裂技术是在压裂改造储层长度不变的情况下，间接增加分簇段数，以期在一个压裂段内形成多条横切主缝，从而增加单个压裂段的储层改造体积。目前大量使用的密切割技术仍然缺乏足够有效的实验指导，国内外仍然缺乏利用储层的露头岩样进行两段以上的分段压裂实验验证。针对上述问题，需要研发一种页岩油露头岩样真三轴密切割压裂物理模拟实验装置及其方法，利用露头岩样模拟储层岩石的力学性质及天然裂缝形状，通过在露头岩样中设置孔眼，并在孔眼中设置射孔簇，然后将页岩油露头岩样真三轴密切割压裂物理模拟实验装置设置在该孔眼中，实现多段密切割压裂实验，从而模拟储层中的多段密切割压裂施工，通过实验方法研究缝间干扰、天然裂缝的影响，为优化施工提供理论支持，其中，真三轴指在互相垂直的x,y,z三个方向上试样处于三个主应力可以不相等的应力组合状态下的三轴压裂试验。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的国内外仍然缺乏利用储层的露头岩样进行两段以上的分段压裂实验验证问题，提供一种页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置和方法，利用该方装置和法可以为采用密切割技术的工程技术和工艺改进提供有效的理论指导。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置。所述页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置包括用于固定在内壁上形成有射孔簇的孔眼中的固定部和安装在所述固定部内部的活动部，所述固定部包括外井筒和沿述外井筒的外周轴向间隔布置以固定所述固定部的多个环状结构，两个相邻所述环状结构之间形成用于连通射孔簇的第一空间使得所述第一空间和射孔簇形成密闭的空间；所述页岩油储层真三轴密切割压裂物理模拟装置内部形成有穿过所述固定部向所述第一空间输送压裂液的第一流道，所述活动部在所述固定部中沿设定轨迹运动以控制所述第一流道的通断和所述第一流道的出口位置。通过上述技术方案，本发明通过设置用于固定在内壁上形成有射孔簇的孔眼中的固定部和安装在固定部内部的活动部，其中，固定部的外井筒的外周轴向间隔布置多个环状结构以固接孔眼，两个相邻环状结构之间形成用于连通射孔簇的第一空间通过利用第一流道向第一空间输送压裂液进行压裂试验，利用活动部在固定部中沿设定轨迹运动通过控制第一流道的通断和出口位置实现在多次压裂试验中的切换。利用该装置可以在孔眼入口处不泄压的情况下实现在露头岩样中进行多种形式的分段压裂试验，真实的模拟现场压裂情况，给现场施工提供更可靠的试验参考。

进一步的，所述活动部包括中孔的内井筒，所述内井筒上设置多个第一喷孔，所述外井筒壁上设置多个第二喷孔，所述第二喷孔为所述第一流道的出口，所述第一喷孔处于所述第一流道中，所述第一流道从所述内井筒的中空部位穿过，通过控制多个所述第一喷孔中的至少一个和多个所述第二喷孔中对应个数的所述第二喷孔通断实现控制所述第一流道通断。

进一步的，所述固定部包括覆盖在所述外井筒的上端开口处的顶盖和覆盖在所述外井筒下端开口的底座，所述底座和所述外井筒之间、所述顶盖和所述外井筒之间密闭连接，所述顶盖上形成有用于连接压裂液源的压裂液进口，所述压裂液进口为所述第一流道的进口。

进一步的，所述外井筒的内壁上形成有沿所述设定轨迹延伸的导向槽，所述导向槽包括相互连接的上升段和下降段，所述活动部在驱动力的作用下沿所述上升段螺旋上升并在复位力的作用下沿所述下降段螺旋下降。