[发明专利]模拟套损过程的实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种模拟套损过程的实验装置及其实验方法，其涉及石油工程岩石力学领域，实验方法包括：制作模拟地层的岩石试件，岩石试件依次包括页岩层、砾岩层、泥岩层；在岩石试件制作的过程中预制有断层；在岩石试件上钻出井筒，井筒穿过断层，在井筒内安装入套管；在施加三轴压力的过程中，记录位移变形传感器的数据和对岩石试件施加的三轴压力的数据；取出岩石试件，将套管取出以观察记录套管和水泥环的损坏情况，根据套管和水泥环的损坏情况、位移变形传感器的数据、对岩石试件施加的三轴压力的数据分析岩层应力差对套损的影响。本申请能够模拟套损过程，分析引起套损的因素，最终实现对油田油气井套损问题的防治。

技术领域

本发明涉及石油工程岩石力学领域，特别涉及一种模拟套损过程的实验装置及其实验方法。

背景技术

伴随国际能源格局的重大变革，我国经济的迅速发展对国外能源需求依存度逐渐升高，而国际能源供应稳定性受区域安全状况的影响并不确定。我国油气资源类型多样，全国大部分油田的勘探开发程度已经较高，常规油气藏的潜力越来越小，开采难度越来越大，而砾岩等特殊油气藏在我国油气资源总量中占有较大比重，勘探开发程度相对较低。对国内砾岩等特殊油气藏资源进行高效勘探开发是缓解我国当前能源紧张局面的重要途径之一。

砾岩储层物性差，非均质性强，存在异常高压，较容易出现套管损坏，且套损原因较为复杂，尽快地确定导致套管损坏的原因可以及时对油气井的开发做出调整，减少油气开采过程中的损失。目前针对套管损坏的研究暂时还未有一个的室内实验装置和实验方法，因此有必要提出一种模拟套损过程的实验装置及其实验方法以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种模拟套损过程的实验装置及其实验方法，其能够模拟套损过程，分析引起套损的因素，最终实现对油田油气井套损问题的防治。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种模拟套损过程的实验方法，所述模拟套损过程的实验方法包括：

制作模拟地层的岩石试件，所述岩石试件依次包括采用页岩制作的页岩层、采用水泥掺杂鹅卵石制作的砾岩层、采用泥岩制作的泥岩层；

在所述岩石试件制作的过程中预制有断层；

在所述岩石试件上钻出井筒，所述井筒穿过所述断层，在所述井筒内安装入套管；

在所述套管和所述断层中放置位移变形传感器；

在所述套管和所述井筒之间的环空中注入水泥形成水泥环；

将所述套管内注入液体后将所述套管进行封闭以模拟套管内压；

将所述岩石试件放入三轴压裂设备中施加三轴压力，其中，对所述岩石试件施加轴向压力，对所述岩石试件的三个不同的岩层分段施加各自相对应的围压；

在施加三轴压力的过程中，记录所述位移变形传感器的数据和对所述岩石试件施加的三轴压力的数据；

取出所述岩石试件，将所述套管取出以观察记录所述套管和所述水泥环的损坏情况，根据所述套管和所述水泥环的损坏情况、所述位移变形传感器的数据、对所述岩石试件施加的三轴压力的数据分析岩层应力差对套损的影响。

优选地，所述岩石试件中的页岩层、砾岩层和泥岩层之间通过水泥进行粘合拼接。

优选地，在所述岩石试件制作的过程中预制有断层，具体为，在需要预制的断层的位置先放置一个纸板，待水泥硬化后，取出纸板，此时断层预制完成。

优选地，在对所述岩石试件施加轴向压力时，在所述套管的两端设置橡胶垫片。