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原文传递一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置

专利名称：	一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置
摘要：	本发明公开了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置，实验方法包括：根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析。本发明可实现水平井段内应力差异、岩性差异条件下的压裂模拟实验，也可适用于直井等相关问题研究。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	新疆;65
申请人：	新疆斐德莱布能源科技有限公司
发明人：	张景臣;郭晓东
专利状态：	有效
申请日期：	2022-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202211551751.3
公开号：	CN115639083A
代理机构：	北京中联智道知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	熊蒙
分类号：	G01N3/12;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/12
申请人地址：	834009 新疆维吾尔自治区克拉玛依市白碱滩区三平镇创业花园42-13号
主权项：	1.一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，包括：根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析；所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟多簇条件下的压裂模拟实验，所述模拟多簇条件下的压裂模拟实验包括：在所述超大型真三轴应力加载系统中设置多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，每个所述应力承载体及设置在其内的实验岩样为一簇；通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；控制向各应力承载体进行三维压力加载，应力加载完成后，通过泵车提供模拟压裂水压，各个应力承载体被加载的三维应力值由目标区块对应位置储层岩石的应力状态决定; 所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定。 2.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，根据目标区块内储层岩石的岩性特征制定人工岩样浇筑方案，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按照人工岩样配方配备人工岩样材料，将配备的人工岩样材料按照岩样浇筑方案进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后进行养护达到力学性能稳定；采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在人工岩样内部形成模拟射孔孔道。 3.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：根据目标储层岩石力学参数和岩性特征选取天然岩样，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；对岩样进行切割加工，将模拟井筒置入岩样中，并进行固井措施；采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道。 4.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，包括：根据目标区块内储层岩石应力特征，对实验岩样的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，在满足预设实验安全系数的前提下，确定应力承载体的制备材料及结构尺寸，所述的应力承载体用于在所述超大型真三轴应力加载系统中设置所述实验岩样。 5.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述模拟井筒的周壁上沿模拟井筒的中心轴线方向均匀开设多个射孔孔眼，相邻两个射孔孔眼在模拟井筒的径向平面上的相位夹角相同。 6.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括：控制所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样加载三维压力：控制水平液压缸加载至水平最小主应力，然后控制另一水平液压缸施加水平最大主应力，最后控制垂直液压缸施加垂向应力。 7.根据权利要求6所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，包括：将实验岩样的模拟井筒与泵注系统连通，所述泵注系统用于向实验岩样泵入压裂液；控制泵注系统进行小排量试压运行，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；控制泵注系统按照实验方案进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，达到预期实验效果后，结束实验。 8.一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置，其特征在于，包括超大型真三轴应力加载系统、泵注系统和实验数据监测系统：将实验岩样置于所述超大型真三轴应力加载系统，通过所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样施加三维压力，通过所述泵注系统向所述实验岩样施加模拟压裂水压，进行压裂模拟实验；实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析；所述的实验岩样的制备过程包括：根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；所述超大型真三轴应力加载系统包括多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，可实现多簇条件下的水平井压裂模拟实验；通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；控制向各个应力承载体内施加与实验岩样相对应的模拟地层压应力，各个应力承载体内实验岩样对应的模拟地层压应力和模拟压裂水压由目标区块内对应位置储层岩石的力学特征和岩性特征确定；所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定。