[发明专利]用于水力压裂模拟实验的射孔装置、试验系统及实验方法

说明书

本发明提供了一种用于水力压裂模拟实验的射孔装置、试验系统及实验方法，射孔装置包括箱体、驱动机构以及钻孔组件，箱体围合形成收容空间并开设导向孔，驱动机构容置于收容空间内且输出端可作旋转运动，钻孔组件包括对应导向孔设置在箱体上的外套管、穿设于外套管内并与驱动机构的输出端连接的内套管以及钻头件，外套管上形成有螺旋槽，内套管上形成有直行槽，钻头件上设置有穿过直行槽卡设于螺旋槽内的导向柱。通过上述技术方案，可以实现钻头件的螺旋伸缩运动，进而完成对水平裸眼孔的射孔操作。

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种用于水力压裂模拟实验的射孔装置、试验系统及实验方法。

背景技术

页岩油，是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。我国的页岩油探明储量巨大，已经成为我国能源战略的重要一环。页岩油藏具有低孔低渗、有机质成熟度较低等特点，因此为了能够高效地开发页岩油藏，目前提出了超长水平井、小井距、密切割、立体开发等储层改造工艺，以能够在页岩油储层中形成大量水力裂缝，大幅增加储层泄流面积，在储层中形成大量高导流能力的油气运移通道，从而极大改善页岩油开采条件，提高储层采收率。

页岩密切割储层改造工艺要求在水平裸眼孔的每段射开多簇孔眼，以期在一个压裂段内形成多条横切主缝，从而增加单个压裂段的储层改造体积。随着技术的进步，压裂段间距离逐渐缩小，现已将段间距压缩到50m以下，考虑裂缝间的应力干扰，逐渐缩小段间距的同时也促进分簇参数优化。实验研究是对工程技术和工艺改进的重要参考依据，但是目前大量使用的密切割技术仍然缺乏足够有效的实验指导，特别是由于缺少在实验中可以进行射孔操作的射孔装置，导致无法进行螺旋射孔和分段多簇射孔压裂实验验证。

发明内容

为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于水力压裂模拟实验的射孔装置、试验系统及实验方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于水力压裂模拟实验的射孔装置，其中，射孔装置包括：箱体、驱动机构以及钻孔组件；箱体围合形成收容空间并开设导向孔；驱动机构容置于收容空间内且输出端可作旋转运动；钻孔组件包括对应导向孔设置在箱体上的外套管、穿设于外套管内并与驱动机构的输出端连接的内套管以及钻头件，外套管上形成有螺旋槽，内套管上形成有直行槽，钻头件上设置有穿过直行槽卡设于螺旋槽内的导向柱。

在本发明实施例中，驱动机构包括安装于箱体上的蜗杆以及与蜗杆传动连接并置于收容空间内的蜗轮，内套管与蜗轮连接。

在本发明实施例中，箱体的相对两侧分别开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔内均设置有轴承件，蜗杆的两端一一对应地穿设于第一安装孔和第二安装孔内的轴承件内。

在本发明实施例中，蜗杆伸出于收容空间的一端设置有至少两个连接柱，至少两个连接柱沿蜗杆的长度方向依次间隔设置，驱动机构还包括选择性地与其中一个连接柱连接的动力件。

在本发明实施例中，内套管包括嵌设于蜗轮的连接孔内的第一连接座以及与第一连接座连接并穿设于外套管内的管本体，管本体上间隔设置有两个直行槽，两个直行槽均沿管本体的长度方向延伸设置。

在本发明实施例中，钻头件包括第二连接座以及设置在第二连接座上的钻头本体，第二连接座上设置有两个导向柱，两个导向柱与两个直行槽一一对应设置。

在本发明实施例中，直行槽的一端开设有与直行槽连通的第一限位槽，直行槽的另一端开设有与直行槽连通的第二限位槽，第一限位槽和第二限位槽均沿直行槽弯折延伸设置，第一限位槽和第二限位槽相背延伸设置。

在本发明实施例中，外套管内置于收容空间内。

为了实现上述目的，本发明还提供一种用于水力压裂模拟实验的试验系统，其中，试验系统包括：真三轴水力压裂模拟实验仪器以及根据以上所述的用于水力压裂模拟实验的射孔装置。