[发明专利]干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟装置及方法

权利要求书

1.一种利用干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟装置进行干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S210，将水平井组设于至预制岩样中；

步骤S220，开启加热装置对预制岩样加热至预设温度，并对预制岩样的内部温度进行实时监测；

步骤S230，在预制岩样的内部温度达到预设温度时，对预制岩样进行X、Y以及Z轴方向分别加载垂向应力、水平最小主应力以及水平最大主应力；

步骤S240，待环境应力加载完后，确保恒温流体高压注入装置与内井筒的开口端连接，并以预设注入流量开始泵注流体进行压裂模拟，记录压裂过程中压力和预制岩样的温度变化；

其中，在模拟水平分段顺序压裂时在每一段压裂完成后，将旋转内井筒旋进或旋出一级以进行下一段的压裂；步骤S210的步骤之前，还包括：

加工直径为25mm-30mm、长度为240mm-350mm、具有3-5个环形凹槽的外井筒，环形凹槽宽度为15mm-20mm；

步骤S210包括：将水平井组安装在预制岩样的安装盲孔中；

步骤S210的步骤之前，还包括：

将天然花岗岩露头切割成300*300*400mm的长方体，在300*300mm面中心位置沿横向钻长230mm-340mm、直径为26mm-32mm的安装盲孔；或者，

配制水泥浆，将水平井组的外井筒和温度监测系统的感温光纤放入浇筑模具中，浇筑出300*300*400mm的人工岩样；经过10-15天的养护并将岩样表面打磨光滑平整，以形成预制岩样；

其中，干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟装置包括：

预制岩样；

水平井组，包括外井筒、内井筒以及定位结构，外井筒的一端封闭且安装至预制岩样内，另一端具有第一敞口端，外井筒的内壁沿轴向间隔设置多个沿周向延伸的环形凹槽，多个环形凹槽的数量与分段压裂簇数量匹配且每个环形凹槽内设有间隔设置的两条割缝，内井筒设于外井筒内且具有封闭端以及与封闭端相对设置的开口端，且内井筒的外侧壁与外井筒的内侧壁通过螺纹结构密封连接；其中，内井筒分别与每个环形凹槽对应位置设有四个沿周向分布的第一通孔，定位结构安装在内井筒，以使第一通孔与对应的环形凹槽相连通；或者，内井筒在靠近封闭端设置四个沿周向分布的第一通孔，定位结构安装在内井筒，以使第一通孔分别与多个环形凹槽连接；

压裂装置，具有压裂腔体、应力加载装置、以及加热装置，压裂腔体内容置预制岩样，应力加载装置用于对预制岩样施加X、Y以及Z轴方向的环境应力，加热装置设于压裂腔体的内壁，用于预制岩样进行加热；

恒温流体高压注入装置，与内井筒的开口端连接，用于模拟压裂高压流体的注入；以及，

温度监测系统，与压裂腔体连接，用于对预制岩样的温度实时监控；内井筒分别与每个环形凹槽对应位置设有四个沿周向分布的第一通孔时，开口端设有用于安装定位结构的至少两个定位孔；

内井筒在靠近封闭端设置四个沿周向分布的第一通孔时，内井筒自开口端设有沿轴向间隔分布的多级定位孔，多级定位孔分别用于设置定位结构，以使第一通孔分别与多个环形凹槽连接；定位结构为定位挡片；温度监测系统为分布式光纤测温技术对岩样的温度实时监测；

还包括挡板，挡板贯设有供外井筒穿过的让位孔，挡板盖设在压裂腔体的开口处，以使预制岩样设于封闭的压裂腔体内。

2.如权利要求1的干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟方法，其特征在于，预制岩样为天然花岗岩露头或水泥浇筑的人工岩样，岩样尺寸为300*300*400mm。

3.如权利要求1的干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟方法，其特征在于，步骤S210具体包括：

将外井筒和温度监测系统的感温光纤放入预制岩样的安装盲孔中，并将外井筒与预制岩样密封固定；

在外井筒的每个环形凹槽割出间隔设置的两条割缝；

将预制岩样放入压裂腔体内并封闭压裂腔体，将内井筒旋入外井筒；

将恒温流体高压注入装置与内井筒连接；

将感温光纤接入温度监测系统。

4.如权利要求3的干热岩水平井分段顺序压裂或同时压裂的模拟方法，其特征在于，间隔设置的两条割缝之间的距离为60mm-120mm；或者，预设温度为80-500℃。