[发明专利]一种研究水平井压裂完井方式下变质量多相流动规律的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究水平井采用压裂方式完井后井筒产生的变质量多相流动与地层渗流耦合流动规律的方法。

背景技术

进行页岩气藏和致密砂岩气藏开采时，采用水平井多级压裂完井是主要的生产技术。在水平井筒中，沿主流方向，由于边壁不断有流体流入井筒，所以是水平的变质量多相流。显然，多级压裂后各裂缝的导流能力及水平变质量多相流的压降变化规律相互耦合，会影响到水平井的产能。目前，国内外石油行业内前人借助于采用射孔或割缝衬管完井方式的变质量多相流动模拟实验装置单独研究变质量多相流动规律，尚未有人提出如何研究考虑压裂完井时裂缝渗流与水平井变质量多相流动的耦合流动规律。本发明借助于压裂裂缝中渗流与水平井变质量多相流动结合的实验装置，测量边壁注入流体体积流量及压裂和主流管道中的流体流动参数，研究变质量多相流动与地层渗流耦合流动规律。

发明内容

为了克服现有技术中无法研究水力压裂后裂缝渗流与井筒中变质量多相流动之间耦合作用的问题,本发明借助于水平井多级压裂变质量多相流动模拟实验装置研究裂缝的导流能力和井筒内变质量多相流动规律，为设计水平井压裂完井方案提供依据。

本发明采用的技术方案是：在模拟井筒的实验段边壁钻孔以模拟水平井射孔完井方式，在实验段的外壁连接一段封闭的筒状夹持器，该夹持器为一端有外螺纹的中空容器，可以与压帽相连接，并用螺纹配合压紧充填的裂缝器，用于充填人造岩心裂缝模型。所述的岩心夹持器，可以采用圆柱状，也可以采用其他形状，且其与完井段实验管道的连接方式可以采用粘结、焊接、螺纹连接等不同形式；其材质可选用各类金属、也可选用塑料等非金属材料。

所述的人造岩心裂缝模型，可以采用圆柱状或半圆柱状等类型，并可根据需要，预制成裂缝网络岩心模型，充填与管道外壁与夹持器内壁所形成的环形空间。人造岩心模型接触面间充填有石英砂等支撑剂，以此来模拟地层中的水力压裂裂缝。可以根据裂缝中充填的石英砂的数量，模拟不同导流能力的水力压裂裂缝，也可以通过填充不同的人造岩心模型，模拟水平压裂裂缝或垂直压裂裂缝。

所述的完井段实验管道（主实验管道），可以在边壁采用钻圆形孔道，也可以采用矩形割缝和其他形状的开口，管道外壁与夹持器内壁所形成的环形空间相通。所述的主实验管道上，可以串联或并联多个安装有岩心夹持器的完井段实验管道，以模拟多级压裂或多分支井的流动。

本发明所述的整体流程上的流量测量仪表，可采用浮子流量计等同类流量测量仪表；压力和压差测量仪表可采用压力表、差压表等同类压力、压差测量仪表；其测量到的信号可以用计算机采集，也可当场读取。

本发明所述的整体流程上的供液泵和供气泵，可以采用离心泵，也可采用其他的供给设备。流体可以采用空气、水等不同的流体介质。

本发明的有益效果是：在模拟井筒实验段外部安装充填有预制人造岩心模型，该模型可模拟任意结构的裂缝网络。本发明可以根据需要模拟任意走向、任意导流能力的裂缝和任意数量的裂缝，便于研究油藏与井筒耦合的水平井筒变质量多相流动规律。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体流程示意图。

图2是完井实验段安装示意图。

图3是图2中完井实验段剖面图。

图4是图2中人造岩心模型图。

图1中1是供液离心泵，2是供气离心泵，3是液体主流流量计，4是气体主流流量计，5是气体主流压力计，6是主流供液阀，7主流供气阀，8是主实验管道，9是实验段压力计，10和12都是完井实验段的一部分，其中10为压帽、12为夹持器，11是实验段压差计，13是边部供液阀，14是回流阀，15是边部供液管道，16是边壁进液流量计，17是放空阀,18是气液分离罐，19是供液阀，20是供液管道。

图2中21是边部进液嘴，22是边部出液嘴。

图3中23是密封橡胶垫圈，24（或25）是人造岩心模型，26是完井实验管段管道进液口。

图4中24是垂直裂缝人造岩心模型。

图5中25是水平裂缝人造岩心模型。