模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置與方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置與方法，該裝置主要由釜體4、巖心1、裂縫6、模擬井眼7、增壓膠囊3、電阻探頭16、壓力傳感器18、數據采集系統17、工作液循環系統組成，釜體4內裝有巖心1，巖心周圍包裹增壓膠囊3，釜體有軸壓注入口、圍壓注入口以及進氣口，巖心中有裂縫6和模擬井眼7，并分布9個深入巖心的鉆孔，鉆孔內有電阻探頭16，電阻探頭連接壓力傳感器18，電阻探頭與壓力傳感器連接數據采集系統17，模擬井眼7連接工作液循環系統。用上述裝置模擬裂縫—基質系統的井周二次應力條件以及地層徑向流動，以確定裂縫—基質系統損害程度。本發明專利技術原理可靠，操作方便，可做出更為科學、準確的定量化儲層損害評價。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及低滲致密砂巖及頁巖儲層損害評價
，尤其涉及一種模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置與方法。
技術介紹
致密砂巖及頁巖具有低孔、低滲以及黏土礦物含量高的特點，其孔隙結構復雜、孔道極其微小，裂縫發育不完善。致密砂巖及頁巖氣藏通常需要使用壓裂技術來溝通天然縫、形成人工縫，以達到增產或投產的目的。然而壓裂液進入裂縫-基質系統會對儲層產生工作液損害，且裂縫由于受井周二次應力的作用容易受到流固耦合損害。因此，科學合理的對裂縫—基質系統進行儲層損害實驗評價，有助于認識致密砂巖及頁巖氣藏裂縫—基質系統在實際工況下的損害機理以及更為科學、準確的評估鉆完井及增產改造過程對單井產能造成的影響。儲層損害的室內評價方法主要包括：巖心流動實驗的方法(焦春艷等.超低滲透砂巖儲層應力敏感性實驗.石油學報，2011年03期；吳亞紅等.低滲儲層敏感性實驗方法及評價研究.鉆采工藝，2009年05期)，巖心分析技術(李建.淺析巖心分析技術及應用前景展望.科技與企業，2012年02期；李太偉等.壓裂液對儲層傷害的核磁共振技術評價方法.重慶科技學院學報:自然科學版，2014年06期)，數值模擬的方法(楊玉貴等.水平井鉆井完井液侵入損害數值模擬研究進展.工作液與完井液，2009年06期；王珂等.裂縫性儲層應力敏感性數值模擬——以庫車坳陷克深氣田為例.石油學報，2014年01期)。然而巖心流動實驗及巖心分析技術局限于巖心損害的機理性定性分析，數值模擬的方法則缺乏更為合理的模擬裝置對其進行驗證?，F階段已基本認清了儲層損害的主要機理，因此對于儲層損害評價應該從定性走向定量化的階段，也應該開發出一套更為科學、定量化的評價方法。專利CN104677805A公開的一種巖心損害實驗裝置包括巖心夾持器以及污染釜兩部分，將巖心污染過程和滲流測試一體化且全過程保持巖心的模擬徑向壓差，避免了人為因素導致的實驗誤差。專利CN104122181A公開的一種入井液對儲層滲透率損害評價裝置利用兩個巖心夾持器分別施加兩個軸向力以及三個軸向力，來模擬不同的井下環境、溫度、壓力和真空度等條件，振蕩器發出的波形穿過受污染的巖心后波形發生變化以計算滲透率損害程度。專利CN102174883A公開的一種清水壓裂自支撐裂縫導流能力測試方法，巖心夾持系統對裂縫壁面兩側施加圍壓和溫度以模擬地層裂縫受閉合應力以及溫度等條件，測試了裂縫發生損害前后導流能力變化。上述模擬裝置局限于單獨對基質或者裂縫進行損害模擬，然而要對儲層損害作出科學、準確的評價應該對裂縫—基質系統進行損害評價，目前現有技術無法真實模擬裂縫—基質系統受到的井周二次應力以及地層的徑向流動，因此對實際工程運用不具有太大的參考價值。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，用于模擬真實地層裂縫—基質系統所受到的井周二次應力條件以及地層徑向流動，可以記錄裂縫—基質系統損害前后含水飽和度、壓力及氣體流量變化，以確定裂縫—基質系統損害程度，彌補了現有儲層損害評價裝置的不足。本專利技術的另一個目的還在于提供利用上述裝置對裂縫—基質耦合流動損害進行評價的方法，包括裂縫—基質系統實施儲層損害以及對損害前后的裂縫—基質系統進行氣體流量及含水飽和度評價的方法，該方法原理可靠，操作方便，成本低，在實際應用中能夠對地層裂縫—基質系統做出更為科學、準確的定量化儲層損害評價。為達到以上技術目的，本專利技術提供以下技術方案。本專利技術通過模擬裝置模擬裂縫—基質系統的耦合流動損害過程，提出損害后裂縫—基質系統損害程度的定量化指標，對損害作出更為科學、定量化的評價，全過程通過數據采集系統可以測量電阻、壓力及氣體流量等參數的變化情況，整個模擬損害過程更加直觀、清晰，其實驗結果及數據真實有效。模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，主要由巖心與釜體系統、應力加載系統、傳感與監測系統、工作液循環系統、流量測量系統幾部分組成，具體包括巖心、濾網、模擬井眼、裂縫、橡膠墊、軸壓增壓密封膠囊、圍壓增壓密封膠囊、電動液壓泵、壓力傳感器、電阻探頭、水箱、閥門、壓力表、計量泵、氣液分離器、氣體流量計、氣瓶、數據采集系統、減壓閥、背壓閥。所述巖心軸向以及周向都包裹著增壓密封膠囊，與巖心直接接觸的周向還包裹有一層濾網，密封膠囊可隨巖心自由形變隨進保持壓力作用在巖樣上，密封膠囊外層為用于夾持巖心的釜體，巖心釜體采用法蘭與螺栓連接結構，處于密封狀態，巖心釜體外有壓力注入口以及進氣口，壓力注入口連接電動液壓泵，進氣口連接氣瓶；巖心中央有井眼，所述井眼是在巖心上、下部端蓋中央鉆一條等徑豎直孔，孔深貫穿整個巖心，在巖心上部端蓋以井眼為中心，分布9個深入巖心的鉆孔，每個鉆孔與井眼中心的徑向距離按照對數分布，鉆孔在同一水平面上的連線成漩渦狀，每個鉆孔深度等距離遞減，鉆孔內可下放電阻探頭，探頭連接壓力傳感器；井眼連接有工作液循環系統和氣體流量計；所述巖心裂縫內放置一層橡膠墊；所述工作液循環系統由水箱、閥門、計量泵、流量表、氣液分離器和背壓閥組成，所述背壓閥連接井口；所述氣體流量計連接氣液分離器。巖心周圍包裹增壓密封膠囊是為了給巖心施加軸壓以及圍壓，電動液壓泵往密封膠囊內部注入液體給巖石施加壓力，以模擬地層真實條件下的井周二次應力；巖心周向包裹一層濾網，使得從釜體進氣口流入的氣體能夠從基質外邊界流入基質；所述裂縫內放置一層橡膠墊，橡膠墊在軸向壓力作用下變形能將裂縫封堵，從而能夠單獨對基質損害進行評價；巖心釜體處于密封狀態，用以準確測量氣體流量；釜體進氣口連接的氣瓶可以往基質以及裂縫內注氣，氣體從井眼內流出循環至井口；打9個深入巖心的鉆孔并且與井眼中心的徑向距離按照對數分布，是因為從井眼到外邊界的壓力下降呈對數式分布，因此電阻探頭及壓力傳感器在靠近井眼周邊更為密集，靠近外邊界更為稀疏，使得探測出電阻、壓力數據的記錄更為合理；電阻探頭及壓力傳感器下放深度等距離遞減是為了觀察數據在垂向上的變化情況；循環系統中的水箱通過計量泵往井眼中注入一定量的工作液，工作液從井底注入從再井口循環出去，是因為真實的井眼內工作液從鉆柱內流出先接觸井底再循環至井口；背壓閥可用于給工作液施加回壓；背壓閥連接有氣液分離器，工作液流進氣液分離器將氣液分離，與氣液分離器相連的氣體流量計將記錄隨著巖心損害過程，地層模擬徑向流的氣體流量變化情況，氣液分離器分離出的液體將流回水箱內。利用上述裝置對裂縫—基質耦合流動損害進行評價的方法，依次包括以下步驟：(1)打開軸壓注本文檔來自技高網...

【技術保護點】
模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，由釜體(4)、巖心(1)、裂縫(6)、模擬井眼(7)、增壓膠囊(3)、電動液壓缸一(14?A)、電動液壓缸二(14?B)、電動液壓泵一(15?A)、電動液壓泵二(15?B)、氣瓶(23)、電阻探頭(16)、壓力傳感器(18)、數據采集系統(17)、工作液循環系統組成，其特征在于，所述釜體(4)內裝有巖心(1)，巖心周圍包裹增壓膠囊(3)，增壓膠囊和釜體間存在空腔(8)，釜體上有軸壓注入口、圍壓注入口以及進氣口，軸壓注入口連接電動液壓缸二(14?B)和電動液壓泵二(15?B)，圍壓注入口連接電動液壓缸一(14?A)和電動液壓泵一(15?A)，進氣口通過減壓閥(22)連接氣瓶(23)；所述巖心中有裂縫(6)，巖心軸向中心有模擬井眼(7)，所述模擬井眼(7)是在巖心中央鉆一條等徑豎直孔，孔深貫穿整個巖心，在巖心上部端蓋以井眼為中心，分布9個深入巖心的鉆孔，鉆孔內有電阻探頭(16)，電阻探頭連接壓力傳感器(18)，電阻探頭與壓力傳感器均連接數據采集系統(17)；所述模擬井眼(7)連接工作液循環系統，所述工作液循環系統包括閥門(9)、液壓表(10)、計量泵(11)、流量表(12)、水箱(13)、背壓閥(19)、氣液分離器(20)，井眼下端依次連接閥門(9)、液壓表(10)、計量泵(11)、流量表(12)和水箱(13)，井眼上端通過背壓閥(19)連接氣液分離器(20)，氣液分離器連接水箱，氣液分離器還連有氣體流量計(21)。...

【技術特征摘要】
1.模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，由釜體(4)、巖心(1)、裂縫(6)、
模擬井眼(7)、增壓膠囊(3)、電動液壓缸一(14-A)、電動液壓缸二(14-B)、電動液壓
泵一(15-A)、電動液壓泵二(15-B)、氣瓶(23)、電阻探頭(16)、壓力傳感器(18)、
數據采集系統(17)、工作液循環系統組成，其特征在于，所述釜體(4)內裝有巖心(1)，
巖心周圍包裹增壓膠囊(3)，增壓膠囊和釜體間存在空腔(8)，釜體上有軸壓注入口、圍
壓注入口以及進氣口，軸壓注入口連接電動液壓缸二(14-B)和電動液壓泵二(15-B)，
圍壓注入口連接電動液壓缸一(14-A)和電動液壓泵一(15-A)，進氣口通過減壓閥(22)
連接氣瓶(23)；所述巖心中有裂縫(6)，巖心軸向中心有模擬井眼(7)，所述模擬井眼
(7)是在巖心中央鉆一條等徑豎直孔，孔深貫穿整個巖心，在巖心上部端蓋以井眼為中
心，分布9個深入巖心的鉆孔，鉆孔內有電阻探頭(16)，電阻探頭連接壓力傳感器(18)，
電阻探頭與壓力傳感器均連接數據采集系統(17)；所述模擬井眼(7)連接工作液循環系
統，所述工作液循環系統包括閥門(9)、液壓表(10)、計量泵(11)、流量表(12)、水
箱(13)、背壓閥(19)、氣液分離器(20)，井眼下端依次連接閥門(9)、液壓表(10)、
計量泵(11)、流量表(12)和水箱(13)，井眼上端通過背壓閥(19)連接氣液分離器(20)，
氣液分離器連接水箱，氣液分離器還連有氣體流量計(21)。
2.如權利要求1所述的模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，其特征在于，所
述在巖心上部端蓋以井眼(7)為中心，分布9個深入巖心的鉆孔，所述鉆孔在同一水平
面上的連線成漩渦狀，每個鉆孔與井眼中心的徑向距離按照對數分布，每個鉆孔深度等距
離遞減。
3.如權利要求1所述的模擬地層條件的裂縫—基質耦合流動損害評價裝置，其特征在于，所
述巖心周向外邊界裹一層可拆除的濾網(2)，濾網拆除則氣體直接從裂縫(6)內流進模
擬井眼(7)，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李皋，楊旭，曾輝，孟英峰，陳一健，蔣祖軍，孫勇，王希勇，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川;51