[发明专利]一种多层系立体井网压裂模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种多层系立体井网压裂模拟实验装置及方法，模拟实验装置包括：实验岩样，内部具有分层设置的多个模拟储层；多个水平段模拟井筒，预置于实验岩样内部，多个模拟储层的水平段模拟井筒共同构成立体井网；应力加载装置，模拟储层应力状态；应力监测装置，内置于岩样内部或紧贴于岩样外侧；泵注系统，通过输液管线与各个水平段模拟井筒连通，可对各井筒排量进行高精度调控。本发明通过应力加载装置模拟岩样原始储层应力状态，基于泵注系统模拟立体井网水力压裂过程，当实验岩样被压裂完成，泵注系统停止泵注，应力加载装置卸压，完成压裂模拟实验。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体的涉及一种多层系立体井网压裂模拟实验装置及方法。

背景技术

非常规油气资源的高效开发有效缓解了能源紧缺的压力，在对致密油气藏进行高效开发时，由于储层非均质性强、含油小层多、渗透率和孔隙度低，造成单井产量低，有效开发难度大的问题。为了能够提高单井产量和储层动用量，缓解多层系油气藏层间干扰，改善储层渗透率，科研人员提出了多层系立体井网的开发模式。

因此，针对多层系低渗透的非常规油气资源的开发目前多采用“多层系、立体式、大井丛、工厂化”的思路。多层系立体井网的开发模式可以实现非常规油气储层高效开发和油气资源的纵向动用，为了能够满足压裂增产改造的需求，业内科研工作者进行了许多针对多层系立体井网改造模式下的压裂裂缝扩展规律的研究。其中，运用最多的就是通过数值模拟技术对单层系裂缝扩展规律进行模拟研究，但是，在对多层系立体井网改造模式下的压裂裂缝扩展规律进行数值模拟研究时，无法考虑井间应力干扰对多裂缝扩展的影响，所模拟条件较实际情况过于简化，难以保证模拟所得规律在真实环境下是否适用。

另外，现有物理模拟实验受限于实验场地、实验设备等诸多实验场景条件下的限制，实验岩样的尺寸与实际尺寸相差较大，即使在实验岩样内模拟出多层系立体井网，由于诸多实验条件因素与实际矿场条件差别较大，无法满足相似准则，物理模拟实验所得规律适用于真实环境缺乏可靠性支持。例如，现有申请号为202210227032.X，名称为真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置的中国发明专利申请，该专利申请公开了一种真三轴立体井网压裂支撑剂运移可视化模拟方法及装置，模拟方法包括以下步骤：获取立方体透明试样，立方体透明试样设有摄像装备，在立方体透明试样上至少钻取两层盲孔，相邻两层盲孔在垂直于所有盲孔的平面上交错设置。在每个盲孔内下入套管，在套管与盲孔之间形成固井胶环；然后进行割缝，任意两个相邻的套管对应的裂缝在沿盲孔的长度方向上交错设置；通过真三轴水力压裂系统对透明试样进行加压，向每个套管内注入含有支撑剂的压裂液进行压裂，然后通过摄像装备实时观测，采用该方法能够模拟真实地层的应力条件下，考虑多井多裂缝应力干扰，研究立体井网压裂过程中支撑剂的运移与动态分布特征。该专利申请虽然公开了在立方体透明试样上至少钻取两层盲孔进行立体井网仿真，但是由于基于真三轴水力压裂系统，该专利申请可适用的立方体透明试样的尺寸为30cm x30cm x 30cm，立方体透明试样内每个层位的厚度为7.5cm，均与矿场实际环境下具有较大数量级的差别，而且套管、真三轴水力压裂系统、注液泵均与矿场实际使用设备不同，因此，该专利申请所得出的物理模拟实验规律适用于真实环境缺乏可靠性支持。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述问题，本发明基于相似准则，提供一种多层系立体井网压裂模拟实验装置及方法,在满足基础理论的前提下，设计出了更贴近实际情况的矿场级物理模拟实验装置,为多层系立体井网压裂模拟实验出了一种全新的思路与方法。具体地，采用了如下技术方案：

一种多层系立体井网压裂模拟实验装置，包括：

实验岩样，内部具有分层设置的多个模拟储层；

水平段模拟井筒，预置于所述实验岩样中，多个水平段模拟井筒共同构成立体井网；

应力加载装置，作用于所述实验岩样的外壁面上，采用液压方式模拟地层原始应力状态；

应力监测装置，预置于岩样内部或紧贴岩样外侧；