[发明专利]一种射孔作业破岩实验方法

说明书

本发明属于油井水力压裂技术领域，涉及一种射孔作业破岩实验方法，先向射孔实验容器中灌水并将装有水泥试样的靶套下放进去，将实验容器盖套在装有水泥试样的靶套上方后将射孔弹的雷管引出并与电子引火装置连接；再打开加压泵控制加压，进行第一组射孔实验，将围压逐步升到20.5Mpa并稳定后，摁下点火按钮，射孔完成后，逐渐卸掉压力，关闭水泵，打开高温高压射孔实验容器，取出装有水泥试样的靶套，横放在地面上，卸掉螺栓，打开靶套，将水泥试样取出，完成第一组射孔实验；并按照上述方法进行第二组射孔实验，将围压逐步上升到30MPa，其余过程相同，完成第二组射孔实验；其方法简单，操作方便，实验结果精确，误差小。

技术领域：

本发明属于油井水力压裂技术领域，涉及一种射孔作业破岩实验方法，用于分析射孔作业对其孔道周围岩石破坏的基本规律，从而对射孔弹穿透岩石后形成的损伤区域进行深入研究。

背景技术：

油井水力压裂技术是非常规油气开采的重要手段，水力压裂作业井大量选用射孔完井方式。聚能射孔弹射穿岩石，释放应力波和具有破坏性的应力，对孔壁周围岩石产生损伤破坏，产生大量微裂纹，导致孔道周围地层渗透率和孔隙度发生变化，这些变化会对油井水力压裂裂缝起裂、扩展造成一定的影响，进而影响油气流的产出。因此射孔对周围岩石作用而产生裂缝的规律以及裂缝对于压裂效果的影响值得深入研究。但目前相关方面的研究不够深入，特别是由于实验方法不当，造成对岩石的损伤规律不能进行详细研究，缺乏对射孔造成孔道周围岩石的损伤形式、范围、形成裂纹的形态、数目、缝宽等的详细描述。因此，需要寻求一种科学、完善的射孔作业破岩实验方法，用于研究射孔作业破碎岩石所产生裂缝的分布规律，从而对射孔弹穿透岩石后形成的损伤区域进行深入研究。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种射孔作业破岩实验方法，采用预制径向剖面的方法制备实验用的试样，便于实验后观察其剖面上的裂纹形态、数目和宽度等，以分析射孔作业对其孔道周围岩石破坏的基本规律。

为了实现上述目的，本发明采用现有高温高压射孔实验容器，设计专用实验用靶套，具体过程包括：

(一)制备试验材料

(1)模具的制作：采用“8 1/2”的套管切割为两半做成壁厚10mm 的圆柱形模具，使水泥试样凝固后便于取出，制备水泥试样时将套管用铁箍箍住；

(2)水泥试样的制备：选用胜潍G级水泥，水和水泥的重量比为0.44，养护时间28天，抗压强度达到35MPa，制备得到高度分别为200mm，300mm，500mm的水泥试样；

(3)制作靶套：水泥试样放入高温高压射孔实验容器前，需先安装在靶套中，靶套用于固定岩样，并使水泥试样接触面保持紧密；靶套上部开口，下部闭合，避免射孔过程中脱落的岩屑调入高压实验容器中，堵塞加压口；靶套的外表面设有小孔，流体通过小孔进入靶套对水泥试样施加围压，小孔的数量根据实际需要确定；靶套上部固定安装射孔装置；靶套能够悬挂，便于上提下放；

(二)实验准备

(1)安装射孔弹：将射孔装置安装在靶套上部，取一发型号为 SDDP41RDX32-1、含药量32g的深穿透射孔弹安装在射孔装置中，固定好并接好雷管，检查密封圈，保证整个实验装置的密封性，防止渗水情况的发生，安装过程中射孔弹要轻拿轻放；

(2)组装水泥试样和靶套：将水泥试样放入靶套中，由上到下依次放入200mm、300mm、500mm高度的水泥试样，并分别编号为 1、2、3，每个试样上表面标为A，下表面标为B；将靶套组合好并上好侧边螺栓，保证螺栓上下位置受力均匀；靶套和螺栓安装好后，在靶套上部安装垫圈，用螺栓上紧，用于压紧试样，减少试样接触面间的缝隙，并连接上部的射孔器，便于整个装置的上提、下放，完成实验准备；

(三)射孔实验