CN104929618B - 一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置 - Google Patents

Abstract

一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，在砂量计量池上部1/4的位置设置有沉沙滤网，在砂量计量池顶部设置有孔道软管固定网，在砂量计量池底部一侧设置有流体出口管道，在砂量计量池底部另一侧连通有套管，套管上开有不同相位螺纹孔眼，螺纹孔眼通过模拟孔道与砂量计量池相连通。该装置可模拟水平井中水平段的射孔孔道压裂液运移情况，压裂液进入套管后，流体压力迫使其流经模拟孔道，在模拟孔道中由于重力、流速等因素，支撑剂会在此出现沉降现象，而且在螺纹孔眼的跟部和趾部会出现不同的砂堤形态；本发明通过控制压裂液的排量、流速以及支撑剂粒径来研究其不同的变化，在此基础上亦可改变射孔参数来研究各参数与流动形态的影响作用。

Description

一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置

技术领域

本发明涉及一种模拟装置，特别涉及一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，模拟油气井射孔完井后，水力压裂过程中携砂压裂液在射孔孔道中的流动形态及支撑剂的运移，由于现场施工中射孔参数对后期压裂效果以及增产效果影响很大，研究流体在不同射孔参数下的孔道中的流动规律对射孔参数的优化有较大意义。

背景技术

水力压裂是目前国内外主要的油气田增产技术之一，不仅广泛应用于低渗透油藏，在中高渗透油气藏的增产改造中也取得较好的效果。水力压裂的目标就是形成高导流能力的裂缝，所以在压裂时必须确保足够的加砂量，而在套管井中，压裂液首先要通过射孔孔道才能进入地层压开裂缝，支撑剂在孔道中的运移沉降规律将直接影响到加砂效率，通过模拟射孔段实验分析研究携砂压裂液在射孔孔道中的流动和支撑剂运移的情况，包括由于射孔参数的变化而引起的支撑剂运移规律发生改变，将对今后的射孔完井施工具有一定指导意义。

目前国内在射孔参数研究方面主要是依靠优化软件模拟射孔参数优选，缺少模拟井下射孔的实体装置来研究射孔参数的变化对流体流动的影响，因此我们可以通过此装置来模拟实际施工中各种因素影响下流体在微孔中的流动。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，采用相位、孔密、孔径可调节来实现不同射孔参数下压裂液的携砂性能，能够更好的模拟井下压裂液流体在射孔孔道中的流动，并可实验检测不同压裂液中支撑剂的粒径与其流动的影响规律。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，包括砂量计量池1，在砂量计量池1上部1/4的位置设置有沉沙滤网2，在砂量计量池1顶部设置有孔道软管固定网3，在砂量计量池1底部一侧设置有流体出口管道4，在砂量计量池1底部另一侧连通有套管5，套管5上开有不同相位螺纹孔眼6，螺纹孔眼6通过模拟孔道7与砂量计量池1的顶部相连通。

所述的套管5分为两段，一段为30°、60°、120°相位的螺纹孔眼6布孔段，此布孔段每簇开眼12孔；另一段为45°、90°、180°相位的螺纹孔眼6布孔段，此布孔段每簇开眼8孔，两布孔段的出口端均设置有阀门8。

所述的模拟孔道7分为两部分，与套管5连通的竖直段为透明有机钢化玻璃材质，竖直段外径相同内径不同；与砂量计量池1连通的水平段是塑料软管。

本发明能够较真实的模拟压裂液进入套管射孔孔道的各种情况，通过调整螺纹孔眼6，可调节相位、孔密,来实现不同射孔参数下压裂液的携砂性能；通过更换不同内径的模拟孔道7来控制孔径的变化实现不同射孔参数下压裂液的携砂性能，模拟孔道7竖直段采用有机玻璃材料，便于观察支撑剂进入孔道的运移、携砂、铺置等情况；砂量计量池1可以简便快捷地计量压裂液携砂量。

本发明能够更好的模拟井下压裂液流体在射孔孔道中的流动，并可实验检测不同压裂液中支撑剂的粒径与其流动的影响规律。

附图说明

图1为本发明装置的整体示意图。

图2为套管5的示意图。

图3A-图3C为螺纹孔眼6相位角示意图，其中图3A为30°相位角的示意图，图3B为60°相位角的示意图；图3C为120°相位角的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

参照图1，一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，包括砂量计量池1，在砂量计量池1上部1/4的位置设置有沉沙滤网2，在砂量计量池1顶部设置有孔道软管固定网3，在砂量计量池1底部一侧设置有流体出口管道4，在砂量计量池1底部另一侧连通有套管5，套管5上开有不同相位螺纹孔眼6，螺纹孔眼6通过模拟孔道7与砂量计量池1的顶部相连通。

参照图2，所述的套管5分为两段，一段为30°、60°、120°相位的螺纹孔眼6布孔段，此布孔段每簇开眼12孔，当使用30°相位角(12孔/簇)时，12孔全开，当使用60°相位角(6孔/簇)时关闭相应的6个孔，当使用120°相位角(3孔/簇)时，关闭相应的9个孔眼。另一段为45°、90°、180°相位的螺纹孔眼6布孔段，同理在此布孔段每簇开眼8孔，使用45°相位角时8孔全开，使用90°相位角(4孔/簇)时关闭相应的4个孔，使用180°相位角(2孔/簇)时关闭相应的6个孔，两布孔段的出口端均设置有阀门8。

参照图2和图3A-图3C，所述的套管5钢级为J-55的钢质套管，管道长10m，外径139.7mm(89.5mm)，内径124.3mm(76.5mm)，每个螺纹孔眼6可以通过螺纹丝堵来控制其射孔相位、孔密；再通过更换不同的模拟孔道7来控制孔径的变化，模拟孔道7为外径相同，内径不同的带螺纹微管。阀门8为手动可控阀门，使用30°、60°、120°相位的布孔段时关闭此段出口的阀门8，使用45°、90°、180°相位的布孔段时关闭此段出口的阀门8，同时用丝堵堵上30°、60°、120°相位的布孔段的所有螺纹孔眼6。

所述的模拟孔道7分为两部分，与套管5连通的竖直段为透明有机钢化玻璃材质，由于套管5的螺纹孔眼6直径均为30mm，所以模拟孔道7的竖直段外径相同，内径为5、8、10、15、20、25mm，竖直段长度为200、300、400、500、600mm；与砂量计量池1连通的水平段是塑料软管。

参照图1，所述的砂量计量池1整体呈正方体，边长为1m，容积1m³，在砂量计量池1顶部设置有孔道软管固定网3；在砂量计量池1上部1/4的位置设置有沉沙滤网2，根据不同粒径的支撑剂更换不同目数的筛网布，其更换方式为抽屉式，简单易操作，随后可计量筛布上的砂粒质量来测量压裂液的携砂量；砂量计量池1上还有液面观察窗，保证砂量计量池1中的液面高度不得高于沉沙滤网2的位置；在砂量计量池1底部一侧设置有流体出口管道4。

本发明的工作原理：该装置可模拟水平井中水平段的射孔孔道压裂液运移情况，压裂液进入套管5后，流体压力迫使其流经模拟孔道7，在模拟孔道7中由于重力、流速等因素，支撑剂会在此出现沉降现象，而且在螺纹孔眼6的跟部和趾部会出现不同的砂堤形态。通过控制压裂液的排量、流速以及支撑剂粒径来研究其不同的变化，在此基础上亦可改变射孔参数来研究各参数与流动形态的影响作用。

具体操作为：

参考图1、图3A，当使用30°相位角射孔模拟时，30°、60°、120°相位的螺纹孔眼6全开，关闭此处出口的阀门8，流体通过套管5上的螺纹孔眼6进入模拟孔道7，携砂压裂液经过模拟孔道7的沉降运移进入砂量计量池1，然后通过计量筛布上过滤的砂粒来测量该压裂液的携砂情况，并通过观察透明的模拟孔道7来研究支撑剂在螺纹孔眼6中的沉降运移规律。

如图3B，当使用60°相位角时，用丝堵关闭30°、60°、120°相位的布孔段的相对应的6个螺纹孔眼6，只打开图3B图示的6个螺纹孔眼6，并关闭此布孔段的阀门8即可；同理使用120°相位角时关闭对应的9个螺纹孔眼，只打开图3C图示的3个螺纹孔眼6即可。

同理使用45°、90°、180°相位的布孔段进行模拟时，使用这三种相位所对应的螺纹孔眼6，关闭此布孔段阀门8，打开30°、60°、120°相位的布孔段出口的阀门8，关闭30°、60°、120°相位的布孔段的所有孔眼，即可。

在每个角度的相位角下，也可通过关闭适当的螺纹孔眼6来控制孔密，油田施工常用孔密为10、13、16、20、25、32、40孔/m。在相同相位角下通过更换不同内径的模拟孔道7来实现射孔孔径的变参。

每次实验完成后，打开阀门8清理套管5中的残砂，并计量残砂量。

Claims (1)

1.一种携砂压裂液在射孔孔道中运移模拟研究装置，其特征在于，包括砂量计量池(1)，在砂量计量池(1)上部1/4的位置设置有沉沙滤网(2)，在砂量计量池(1)顶部设置有孔道软管固定网(3)，在砂量计量池(1)底部一侧设置有流体出口管道(4)，在砂量计量池(1)底部另一侧连通有套管(5)，套管(5)上开有不同相位螺纹孔眼(6)，螺纹孔眼(6)通过模拟孔道(7)与砂量计量池(1)的顶部相连通；

所述的套管(5)分为两段，一段为30°、60°、120°相位的螺纹孔眼(6)布孔段，此布孔段每簇开眼12孔；另一段为45°、90°、180°相位的螺纹孔眼(6)布孔段，两段的出口端均设置有阀门(8)，此布孔段每簇开眼8孔；

所述的模拟孔道(7)分为两部分，与套管(5)连通的竖直段为透明有机钢化玻璃材质，竖直段外径相同内径不同；与砂量计量池(1)连通的水平段是塑料软管。