[发明专利]可精准调节射孔方位的页岩人造试样制备系统及使用方法

说明书

本发明提供一种可精准调节射孔方位的页岩人造试样制备系统及使用方法，所述系统包括：成型的可融物射孔模型固定在井筒上，井筒通过射孔定位表盘固定在人造试样模具上，人造试样模具由人造试样模具连接搭扣固定；本发明通过刻度表盘可以精准地实现射孔的定位，操作简单，节省实验人员的时间精力；可融物在融化过程中不会滞留在试样内部，射孔质量保持均一；通过可融物质的冷凝与融化，实现了可融物的回收与利用，节约了资源。

技术领域

本发明涉及一种水力压裂实验人造试样制备系统及其使用方法，尤其是一种可精准调整射孔方位的、灵活的、节约资源的的水力压裂实验人造试样制备装置及其方法。

背景技术

在地层下的页岩中，蕴含了丰富的页岩气资源。据美国国家石油委员会统计，截至2009年底，全球页岩气资源量约为456.2万亿立方米，占全球非常规气资源量近50%，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋国家、拉美、其他地区等。

2018年自然资源部矿产资源保护监督工作小组透露，自2014年9月到2018年4月，不到4年时间，我国页岩气累计新增探明地质储量突破万亿立方米，产能达135亿立方米，累计产气225.80亿立方米。自2014年9月到2018年4月，不到4年时间，在四川盆地探明涪陵、威远、长宁、威荣4个整装页岩气田，页岩气累计新增探明地质储量突破万亿立方米，产能达135亿立方米，累计产气225.80亿立方米。然而这些块区和气藏渗透率低下，要想获得经济效益，进行商业开采，必须要进行水力压裂。

由于深部地层的水力压裂是一个十分复杂的物理过程，由水力压裂所产生的裂缝的实际形态难以直接观察，因此对水力裂缝的扩展机制以及影响裂缝扩展规律的因素的认识是非常有限的。 而水力压裂物理模拟实验恰好提供了认识裂缝扩展机制的有效途径。

天然的页岩试样位于地壳深部，不易采集，经济成本大，并且在切割和钻孔的过程中都会造成人为损伤产生新的裂缝，影响最终结果的准确性。而人工试样可以成为很好的替代品。而在制作人工试样的过程中，不易对实际井筒中的射孔进行模拟，射孔方位角精确度不高，操作复杂，对科研人员的时间和精力造成了极大地浪费。

中国专利申请（CN104330310A）公开了一种油页岩水力压裂模拟实验系统及实验样品的制作方法。所述用于油页岩水力压裂模拟实验的实验样品的制作方法，包括以下步骤：在完整油页岩试块中用电钻钻出模拟裸井井眼，模拟裸井井眼分上粗段井眼和下细段井眼两段，上粗段井眼的孔径比模拟套管的外径大4mm；下细段井眼长度为油页岩试块厚度1/3，并竖向处于油页岩试块的中间位置，下细段井眼的孔径比模拟套管的内径小4mm；将模拟套管插进油页岩试块的模拟裸井井眼内；

在模具内表面抹上润滑油，方便样品成型后拆卸模具，将垫块放置在模具的底面上，再把带有模拟套管的油页岩试块放置在垫块上，水平调整垫块在模具底面上的位置，使油页岩试块处于模具底面的中心位置；再调整垫块的高度，使油页岩试块处于模具内空间的中心位置；

配制水泥砂浆，充分搅拌后，将水泥砂浆浇筑到模具内，保证油页岩试块完全被水泥砂浆包裹，磨平水泥砂浆上表面，进行保湿养护；

所述的模具包括一个模具底板和四个模具侧板，四个模具侧板和模具底板通过侧板铰链铰接，在四个模具侧板外侧同一高度上焊接卡环托，当四个模具侧板均垂直于模具底板时，套设有侧板卡环，侧板卡环的位置固定在环托上方；

当水泥砂浆彻底凝固后，拆掉侧板卡环，将四个模具侧板向外旋转打开，拿出制作完成的实验样品。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可精准调节射孔方位的页岩人造试样制备系统及其使用方法，在水力压裂实验中，研究人员可以根据实验需要选择射孔个数以及确定射孔方位，有效节约研究人员的时间和精力，提高实验的精确性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：