[发明专利]六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置及使用该装置进行水力压裂物理模拟试验的方法，六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置包括六边形设计的承压釜桶、釜桶顶盖、安全控制系统和支架系统，桶盖和桶壁均设有单向液压活塞；本发明的试验装置及试验方法能够使得模拟结果更接近实际工程地质情况，更好地适用于地下深层围压条件，对于认知低渗透储层压裂缝真实发育规律、指导现场压裂施工具有很好地促进意义，而且可操作性强，便于技术推广。

技术领域

本发明涉及石油开发领域，具体地涉及能够逼近真实地层环境的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置以及使用该六边形边界的装置进行水力压裂物理模拟试验的方法。

背景技术

随着油气勘探与开发的不断深入，低渗透储层逐渐成为国内外油气勘探与开发的重要对象，有着分布广泛、埋藏深度大、储层变化大、渗透率低、非均质性强、油水关系复杂、储量难以动用等特点。因此，在进行低渗透油藏开采时，常常需要对储层进行增产改造。水力压裂技术是当前有效开发低渗透油气藏的必不可少且行之有效的增产工艺技术。为了深入掌握油田水力压裂过程、从机理上认识影响水力压裂过程的因素，必须进行大量的水力压裂物理模拟试验，所以水力压裂物理模拟试验的装置以及试验的方法至关重要。中国矿业大学、中国石油研究院廊坊分院、中国石油大学(北京)等科研院所均组建有大尺寸真三轴模拟试验系统，可以对压裂试件提供压裂所需的地应力及压裂过程中的数据监测与记录工作，但是该模拟装置仍存在不足，未能全面监测裂缝的延伸过程，如压裂实验过程中围压的设定很难达到地下实际应力条件，只是停留在简化条件下施加双向不等围压的层面上，未能体现地下由最大主应力逐渐向最小主应力过渡的特点，所获得的压裂缝形态及产状与实际效果很难吻合。

发明内容

本发明目的是克服上述技术中的不足，提供一种更接近地下实际应力、模拟真实性强、实用性强的水力压裂物理模拟试验装置以及水力压裂物理模拟试验方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置,包括釜桶顶盖、承压釜桶、安全控制系统和支架系统，所述的承压釜桶为六边形设计，分为上桶壁、下桶壁，两部分通过卡槽式合在一起，中间通过拧紧螺丝拧紧，承压釜桶的底盖的开口与安全控制系统相连接。

作为本发明水力压裂物理模拟试验装置的一种优选，所述的承压釜桶的桶壁设有单向液压活塞共36个，垂直向上等间距排列，在平面上围绕桶壁的六个边固定，单向液压活塞的控制管线直接穿过桶壁；所述的釜桶顶盖下部连接6个单向液压活塞，活塞的压头呈等边三角形形状，顶盖与承压釜桶之间垫有密封胶套,其中，6个单向液压活塞呈两排排列，每排3个。

作为本发明水力压裂物理模拟试验装置的进一步优选，所述的釜桶顶盖还包括活塞控制管线和稳压水力压裂泵，所述的活塞控制管线与单向活塞相连接并穿过顶盖，所述的连续注入水管向上穿过固定螺丝与顶盖的开孔焊接在一起，外接稳压水力压裂泵，所述的釜桶顶盖和承压釜桶壁之间通过6个拧紧螺丝、固定螺丝固定密封在一起。

作为本发明水力压裂物理模拟试验装置的更进一步优选，所述的承压釜桶内放置六边形实验岩样，岩样周围用高强度胶囊封闭，岩样内插入模拟井筒，所述的模拟井筒分为金属井筒和裸眼井段，所述的模拟井筒与连续注入水管之间通过密封螺丝拧紧后连接在一起，在顶盖与岩样相连接的部位安装单向阀门，以保证裸眼段注入液的瞬时起裂压力。

作为本发明水力压裂物理模拟试验装置的更进一步优选，所述的安全控制系统包括出水口、传导管线和温压测量计，依次排列安置在承压釜桶底盖上，所述的出水口装有安全阀门，用于试验结束后释放液体，稳压测量计可直接实时监测釜桶内机油液压和温度，所述的传导管线内接岩石样品外围的探头，外接声发射接收仪，以保证压裂过程中的实施监测。

作为本发明水力压裂物理模拟试验装置的更进一步优选，所述的支架系统包括固定螺丝和固定支架，固定支架的高度可通过围绕承压桶等间距排列的6个固定螺丝调整以保证承压釜桶的平稳放置。