[发明专利]模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法

摘要

本发明提出一种模拟井筒呼吸效应的试验装置及试验方法，其中模拟井筒呼吸效应的试验装置包括：力学测试组件，用于对岩体样品施加应力；压裂液输出组件，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；裂缝检测组件，用于检测岩体样品裂缝变化形态；控制组件，所述控制组件与所述压裂液输出组件连接，以调节所述压裂液输出组件对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件检测的压裂液流量信号，所述控制组件与所述裂缝检测组件连接，以接收及显示所述裂缝检测组件检测到岩体样品裂缝变化形态的信号。本发明能够探明钻井工况下井筒呼吸效应的产生机理及其引起的流体变化量级。

主权项

1.一种模拟井筒呼吸效应的试验方法，应用模拟井筒呼吸效应的试验装置，该模拟井筒呼吸效应的试验装置包括：力学测试组件(1)，用于对岩体样品施加应力，以模拟岩体样品在真实环境中沿一个或多个方向的受力状态；压裂液输出组件(2)，用于向岩体样品输出压裂液，以及用于控制压裂液的输出压力，同时检测压裂液的流量；裂缝检测组件(3)，用于检测岩体样品裂缝变化形态；控制组件(4)，所述控制组件(4)与所述压裂液输出组件(2)连接，以调节所述压裂液输出组件(2)对压裂液输出压力的控制，同时接收及显示所述压裂液输出组件(2)检测的压裂液流量信号，所述控制组件(4)与所述裂缝检测组件(3)连接，以接收及显示所述裂缝检测组件(3)检测到岩体样品裂缝变化形态的信号；其特征在于，所述模拟井筒呼吸效应的试验方法包括以下步骤：预处理的步骤，控制所述压裂液输出组件(2)向岩体样品输入压裂液，并以加压步长为ΔP1，加压周期为T1的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T1周期内岩体样品中压裂液的输入量Q1＝0，此时岩体样品中输入的压裂液压力记为Pb；井筒呼吸效应模拟的步骤，包括初次加压步骤、初次泄压步骤、再次加压步骤及再次泄压步骤；初次加压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)以起始压力为Pb,加压步长为ΔP2，加压周期为T2的方式逐渐增加向岩体样品输入压裂液的压力，直至在一个T2时间内岩体样品中的压裂液输入量Qin,i达到ΔQj，记录此时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pc，其中每次加压后的压力为Pi＝Pb+i×ΔP2,式中i为加压次数，同时ΔQj为i＝j时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj＞0,所述加压周期T2为加压时间与泄压时间之和；初次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液泄压，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj，若是，则进行再次加压步骤,同时记录当Qin,i＝0时岩体样品中输入压裂液的压力值为Pd，若不是，则停止试验；再次加压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液继续加压至Pj+1，直至Qin,i＝ΔQj+1，其中ΔQj+1为i＝j+1时岩体样品中压裂液输入量的预设值，并且ΔQj+1＞ΔQj；再次泄压步骤，控制所述压裂液输出组件(2)将岩体样品中输入的压裂液泄压至Pd，记录并显示Qin,i及压裂液返出量Qout,i的变化，判断Qin,i是否降至0并且Qout,i是否升高至ΔQj+1，若是，则取j＝j+1，返回再次加压步骤，若不是，则停止试验；检测裂缝变化形态的步骤，在井筒呼吸效应模拟的步骤中，实时控制裂缝检测组件(3)检测岩体样品裂缝变化形态，同时采集所述裂缝检测组件(3)的检测信号。