评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置及方法与流程

本申请是分案申请，原申请的申请号为201910143877.9，申请日为2019年02月26日，发明名称“评价堵剂在射孔裂缝中封堵及解堵效果的实验装置及方法”。本发明涉及储层改造
技术领域：
，特别涉及一种评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置及方法。
背景技术：
：近年来，随着常规油气藏开发普遍进入开发中后期，老油田产量下降趋势加快，我国非常规油气藏开发进入快速发展的黄金期。水力压裂技术作为油气井增产的一项重要措施，比如射孔完井水平井水力压裂，在非常规油气藏开发中广泛应用。但是在水力压裂过程中，压裂形成的裂缝所控制的泄油面积有限，如何增加裂缝的复杂程度，大幅提高储层改造面积，成为研究热点。在改善压裂效果措施中，裂缝暂堵转向技术是一项有效的改造技术。裂缝暂堵转向技术，是指向地层一次或多次投放高强度暂堵剂，形成滤饼临时封堵老裂缝，提高缝内压力，迫使地层内的高应力区开启一条或多条新裂缝，从而动用老裂缝控制区以外的油气资源，获得比常规压裂更大的有效改造体积。然而，裂缝暂堵转向技术的成功与否的关键是能否开启新的裂缝，封堵裂缝的暂堵剂是该技术中的关键材料，且对于暂堵剂的裂缝封堵强度有一定的性能要求。当裂缝转向压裂作业完成后，油性暂堵剂遇油破胶，水性暂堵剂遇水破胶，材料逐渐变成可流动的液体，达到保护油气层的目的，暂堵剂解堵效果对于油气开发也存在一定的影响。在非常规储层水力压裂操作中，一般采用射孔的方式进行完井，利用射孔弹在套管上形成一系列的20至50cm长的射孔孔眼，用于引导裂缝起裂和裂缝扩展，在地层中呈现前端为射孔孔眼，后段为裂缝的射孔裂缝段形态，暂堵剂在裂缝中流动动态会因射孔孔眼存在受到影响，比如在孔眼与裂缝交界处流动界面突变，从而影响暂堵剂在裂缝的封堵及解堵效果。现有技术中，针对暂堵剂在射孔裂缝中的封堵及解堵评价实验仍处于很大问题。相关文献公开了堵剂在射孔裂缝中封堵及解堵效果的评价装置，虽然可用于模拟裂缝转向剂暂堵过程，但是没有考虑孔眼裂缝形态下的暂堵剂封堵及解堵效果评价。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置及方法，旨在提供一种考虑孔眼裂缝形态下的暂堵剂封堵及解堵效果的评价装置。为实现上述目的，本发明提出的一种评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置，包括：加热器，具有加热腔、以及位于两端且分别与所述加热腔连通的第一进口和第一出口；铜套，沿横向延伸且安装在所述加热腔内，所述铜套的两端具有第二进口和第二出口；射孔裂缝块，沿横向延伸且套接在所述铜套内，所述射孔裂缝块具有沿横向依次贯设有射孔槽和裂缝槽，所述射孔槽和所述裂缝槽自所述第一进口至所述第一出口的方向呈渐缩设置，且沿横向上，射孔槽的长度＜裂缝槽的长度；进口堵头和出口堵头，分别密封设于所述铜套的两端内，并分别挡设于所述射孔槽和所述裂缝槽的端部；加压装置，与所述加热腔连通，用于对所述加热腔加压；以及，柱塞装置，依次穿过所述第一进口、第二进口、进口堵头与所述射孔槽连通，用于向所述射孔槽注入暂堵剂；或者，依次穿过所述第一出口、第二出口、出口堵头与所述裂缝槽连通，用于向所述裂缝槽注入解堵剂。优选地，所述射孔槽呈锥形结构，所述射孔槽的大端的直径为h1，1.4cm≤h1≤1.6cm，所述射孔槽的小端的直径为h2，0.9cm≤h2≤1.1cm。优选地，所述裂缝槽的高度自所述第一进口至所述第一出口的方向呈渐缩设置，所述裂缝槽的最大高度为h3，最小高度为h4，4mm≤h3≤6mm，0.9mm≤h4≤1.1mm。优选地，所述裂缝槽为棱形槽。优选地，所述柱塞装置包括：柱塞泵，依次穿过所述第一进口、第二进口、进口堵头与所述射孔槽连通，或者，依次穿过所述第一出口、第二出口、出口堵头与所述裂缝槽连通；以及，搅拌器，安装在所述柱塞泵内，用于搅拌暂堵剂或解堵剂。优选地，所述柱塞泵通过进液管线，依次穿过所述第一进口、第二进口、进口堵头与所述射孔槽连通或者依次穿过所述第一出口、第二出口、出口堵头与所述裂缝槽连通。优选地，所述进液管线的内径为d，d≥8mm。优选地，所述加压装置包括手摇泵，所述手摇泵与所述加热腔连通。优选地，还包括温度控制器，所述温度控制器与所述加热器电性连接，用于监测所述加热腔内的温度，并控制所述加热器。为实现上述目的，本发明提出一种利用上述的评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置的实验方法，包括如下步骤：取射孔裂缝块，并对所述射孔裂缝块的射孔槽和裂缝槽进行喷砂处理，以模拟实际射孔孔眼和裂缝壁面粗糙度；将所述射孔裂缝块安装在所述铜套内；将柱塞装置依次穿过所述第一进口、第二进口、进口堵头与所述射孔槽连通；利用加压装置对加热腔内加压并注入清水；通过所述加热器加热，使加热腔内的温度达到预设温度，以模拟地层温度；通过柱塞装置对射孔槽内注入暂堵剂，直至堵剂在射孔裂缝块内形成桥堵，向所述射孔槽注入压力基液并监测此时堵剂的突破压力；将柱塞装置依次穿过所述第一出口、第二出口、出口堵头与所述裂缝槽连通；通过柱塞装置对裂缝槽内注入解堵剂，并测试暂堵裂缝的渗透率，以模拟解堵剂解堵裂缝渗透率恢复实验。本发明通过在射孔裂缝块中设置射孔槽和裂缝槽，所述射孔槽和所述裂缝槽自所述第一进口至所述第一出口的方向呈渐缩设置，将射孔孔眼与压裂裂缝相结合，能充分考虑实际孔眼和裂缝形态，如此，可以更真实有效地模拟暂堵剂在射孔孔眼中的流动和暂堵剂在裂缝中的封堵，从而便于更准确有效地分析暂堵剂在复杂孔眼裂缝形态下暂堵剂的流动封堵过程。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明提供一实施例评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置的剖视图；图2为图1中射孔裂缝块一实施例的局部示意图；图3为图2中a-a向的剖面示意图；图4为图2中b-b向的剖面示意图。本发明附图标号说明：标号名称标号名称1加热器4加压装置11加热腔5柱塞装置12第一进口51柱塞泵13第一出口52搅拌器2铜套6进液管线21第二进口71温度控制器22第二出口72进液口压力表23射孔裂缝块73围压压力表231射孔槽8出液口量筒232裂缝槽91密封圈31进口堵头92进口法兰32出口堵头本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提供一种评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置，请参阅图1至图4，该评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置包括加热器1、铜套2、射孔裂缝块23、进口堵头31和出口堵头32、加压装置4以及柱塞装置5，加热器1具有加热腔11、以及位于两端且分别与所述加热腔11连通的第一进口12和第一出口13、加压装置4以及柱塞装置5，铜套2沿横向延伸且安装在所述加热腔11内，所述铜套2的两端具有第二进口21和第二出口22，射孔裂缝块23沿横向延伸且套接在所述铜套2内(在本实施例中，射孔裂缝块23的外侧壁与铜套2相适配，优选地，所述射孔裂缝块23的外径与铜套2的内径相等)，所述射孔裂缝块23具有沿横向依次贯设有射孔槽231和裂缝槽232，所述射孔槽231和所述裂缝槽232自所述第一进口12至所述第一出口13的方向呈渐缩设置，且沿横向上，射孔槽231的长度＜裂缝槽232的长度(通过沿横向上形成射孔槽231和裂缝槽232，射孔槽231的长度＜裂缝槽232的长度，以引导裂缝起裂和裂缝扩展，在进行水力压裂操作时，可以从射孔孔眼处产生长裂缝，裂缝扩展呈现前端缝宽大于后端缝宽的裂缝形态，以模拟在地层中呈现前端为射孔孔眼，后段为裂缝的射孔裂缝段形态，使暂堵剂在裂缝中流动动态会因射孔孔眼存在受到影响，比如在孔眼与裂缝交界处流动界面突变，从而更有效准确地模拟堵剂在裂缝的封堵及解堵效果)，进口堵头31和出口堵头32分别密封设于所述铜套2的两端内(本实施例中，进口堵头31和出口堵头32与铜套2通过密封圈91密封，通过进口法兰92固定)，并分别挡设于所述射孔槽231和所述裂缝槽232的端部，加压装置4与所述加热腔11连通，用于对所述加热腔11加压，柱塞装置5依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通，用于向所述射孔槽231注入暂堵剂；或者，依次穿过所述第一出口13、第二出口22、出口堵头32与所述裂缝槽232连通，用于向所述裂缝槽232注入解堵剂。其中，在评价堵剂在射孔裂缝中封堵效果时，柱塞装置5依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通，通过柱塞装置5向射孔槽231中注入暂堵剂，待暂堵剂慢慢粘附在裂缝壁面并逐渐形成桥堵，在裂缝中形成封堵后，监测暂堵剂突破压力，以评价暂堵剂的封堵效果；在评价堵剂在射孔裂缝中解堵效果时，柱塞装置5依次穿过所述第一出口13、第二出口22、出口堵头32与所述裂缝槽232连通，通过柱塞装置5向裂缝槽232中注入暂堵剂，待放置一段时间后，测试暂堵裂缝渗透率随时间的变化，以模拟解堵剂解堵裂缝渗透率恢复实验，评价解堵剂的解堵效果。射孔裂缝块23可以通过对铁质岩心进行切割，再对射孔槽231和裂缝槽232的侧壁进行喷砂处理，以模拟实际射孔孔眼和裂缝壁面粗糙度，如此通过采用不同程度喷砂处理可以模拟不同壁面粗糙程度下暂堵剂封堵的影响。采用铁质岩心相比天然岩心劈裂造缝可以多次重复利用，能节约实验成本。现有技术中，针对暂堵剂在射孔裂缝中的封堵及解堵评价实验仍处于很大问题。相关文献公开了堵剂在射孔裂缝中封堵及解堵效果的评价装置，虽然可用于模拟裂缝转向剂暂堵过程，但是没有考虑孔眼裂缝形态下的暂堵剂封堵及解堵效果评价。本发明通过在射孔裂缝块23中设置射孔槽231和裂缝槽232，所述射孔槽231和所述裂缝槽232自所述第一进口12至所述第一出口13的方向呈渐缩设置，将射孔孔眼与压裂裂缝相结合，能充分考虑实际孔眼和裂缝形态，如此，可以更真实有效地模拟暂堵剂在射孔孔眼中的流动和暂堵剂在裂缝中的封堵，从而便于更准确有效地分析暂堵剂在复杂孔眼裂缝形态下暂堵剂的流动封堵过程。射孔槽231过窄会导致暂堵剂过于容易在裂缝中形成封堵，不能真实有效地考虑孔眼裂缝形态下的暂堵剂封堵效果；而射孔槽231过宽会导致暂堵剂无法在裂缝中形成封堵，暂堵剂无法通过粘附在裂缝壁面并逐渐形成桥堵，达不到实验效果，故，在本实施例中，所述射孔槽231呈锥形结构，所述射孔槽231的大端的直径为h1，1.4cm≤h1≤1.6cm，所述射孔槽231的小端的直径为h2，0.9cm≤h2≤1.1cm，效果更佳。进一步地，所述裂缝槽232的高度自所述第一进口12至所述第一出口13的方向呈渐缩设置，所述裂缝槽232的最大高度为h3(即靠近第一进口12端的裂缝槽232的高度)，最小高度为h4(即靠近第一出口13端的裂缝槽232的高度)，h3过小导致裂缝前端封堵，裂缝转向纵向距离过，h4过大导致不易形成有效封堵，无法实施有效裂缝转，故，在本实施例中，4mm≤h3≤6mm，0.9mm≤h4≤1.1mm。在本实施例中，所述裂缝槽232为棱形槽(优选地，所述裂缝槽232为四棱形槽)。柱塞装置5用于向射孔槽231注入暂堵剂，或向裂缝槽232注入解堵剂，在本实施例中，所述柱塞装置5包括柱塞泵51以及搅拌器52，柱塞泵51依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通，或者，依次穿过所述第一出口13、第二出口22、出口堵头32与所述裂缝槽232连通；搅拌器52安装在所述柱塞泵51内，用于搅拌暂堵剂或解堵剂，使暂堵剂或者解堵剂与基液充分混合(搅拌器52可以为旋浆式，也可以为其他结构，在此不做具体限制)。具体地，所述柱塞泵51通过进液管线6，依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通或者依次穿过所述第一出口13、第二出口22、出口堵头32与所述裂缝槽232连通。为了防止暂堵剂在进液管线6内堵塞，所述进液管线6的内径为d，d≥8mm。在本实施例中，柱塞泵51为大排量柱塞泵51，可以模拟高注入速度。为了便于在暂堵剂在裂缝中形成封堵后，向进液口注入压力基液便于监测暂堵剂的突破压力，进液管线6的管路上安装有进液口压力表72。加压装置4用于模拟地层压力，在本实施例中，所述加压装置4包括手摇泵，所述手摇泵与所述加热腔11连通，提供围压，模拟裂缝所受地层闭合压力。在本实施例中，手摇泵的加载范围为20mpa至40mpa。所述手摇泵与所述加热器1之间还设有围压压力表73，围压压力表73一端与加热腔11连接，另一端与手摇泵连接。为了便于控制加热腔11内的温度，该评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置还包括温度控制器71，所述温度控制器71与所述加热器1电性连接，用于监测所述加热腔11内的温度，并控制所述加热器1。本实施例中，加热器1采用电铝合金进行加热，最大加热温度300℃。优选地，在评价堵剂在射孔裂缝中封堵效果时，柱塞装置5依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通时，该评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置还包括出液口量筒8，所述出液口通过出液口管线与裂缝槽232连通，用于接住依次从射孔槽231、裂缝槽232中流出的液体。为了实现上述目的，本发明还提供一种利用上述的评价射孔炮眼暂堵球及压裂缝内暂堵剂封堵效果的实验装置的实验方法，该实验方法包括如下步骤：步骤s210：取射孔裂缝块23，并对所述射孔裂缝块23的射孔槽231和裂缝槽232进行喷砂处理，以模拟实际射孔孔眼和裂缝壁面粗糙度；具体实现时，取铁质岩心进行切割获得射孔裂缝块23，再对射孔裂缝块23的射孔槽231和裂缝槽232进行喷砂处理，根据喷砂处理的程度，以模拟实际射孔孔眼和裂缝壁面粗糙度。在本实施例中，射孔裂缝块23的外径为2.5cm，射孔裂缝块23沿横向方向总长为50cm，射孔槽231沿横向方向长度为20cm，射孔槽231呈锥形结构，射孔槽231的大端(靠近第一进口12处的一端)直径为1.5cm，小端(靠近第一出口13处的一端)直径为1cm，裂缝槽232的最大高度为5cm，最小高度为1mm。步骤s220：将所述射孔裂缝块23安装在所述铜套2内；具体实现时，将处理好的所述射孔裂缝块23安装在铜套2内，裂缝槽232面平行于水平面。步骤s230：将柱塞装置5依次穿过所述第一进口12、第二进口21、进口堵头31与所述射孔槽231连通；具体实现时，将柱塞装置5依次穿过所述第一进口12、第二进口21，连接进口堵头31、密封圈91，并采用进口法兰92固定与所述射孔槽231连通，并检查装置的密封性。步骤s240：利用加压装置4对加热腔11内加压并注入清水；具体实现时，利用加压装置4对加热腔11内加压并注入清水，根据实验要求对由铜套2、射孔裂缝块23组成的裂缝系统提供设定围压，并检查围压是否稳定。步骤s250：通过所述加热器1加热，使加热腔11内的温度达到预设温度，以模拟地层温度；具体实现时，调节温度控制器71，根据实验要求设定预设温度对加热腔11进行加热以达到预设温度，以对射孔裂缝块23进行加热模拟地层温度，待达到预设温度后，保温以保证射孔裂缝块23均匀受热。通过调节加热腔11内的温度，以模拟不同储层温度下温度对暂堵剂封堵的影响。步骤s260：通过柱塞装置5对射孔槽231内注入暂堵剂，直至堵剂在射孔裂缝块23内形成桥堵，向所述射孔槽231注入压力基液并监测此时堵剂的突破压力；具体实现时，在柱塞装置5中加入暂堵剂颗粒和压裂液基液(在本实施例中，暂堵剂颗粒选用20-40目，暂堵剂颗粒与压裂液基液混合后暂堵剂浓度为1％-5％，优选地，暂堵剂浓度为1％)，并使暂堵剂颗粒均匀分布于压裂液基液中(在本实施例中，通过搅拌器52搅拌使暂堵剂颗粒均匀分布于压裂液基液中)，通过柱塞装置5(在本实施例中，为大排量柱塞泵51)向对射孔槽231内注入暂堵剂，暂堵剂慢慢粘附在裂缝壁面并逐渐形成桥堵，暂堵剂在裂缝中形成封堵后，监测暂堵剂突破压力(在本实施例中，通过进液口压力表72监测获得突破压力)。通过对比不同暂堵剂浓度、暂堵剂粒径时的突破压力，模拟突破压力与暂堵剂浓度、暂堵剂粒径的关系。步骤s270：将柱塞装置5依次穿过所述第一出口13、第二出口22、出口堵头32与所述裂缝槽232连通；具体实现时，将柱塞装置5依次穿过所述第一出口13、第二出口22，连接出口堵头32、密封圈91，并采用进口法兰92固定与所述裂缝槽232连通，并检查装置的密封性。步骤s280：通过柱塞装置5对裂缝槽232内注入解堵剂，并测试暂堵裂缝的渗透率，以模拟解堵剂解堵裂缝渗透率恢复实验。具体实现时，待裂缝内形成有效封堵后，反向穿过第一出口13、第二出口22向裂缝槽232内注入解堵剂，放置一段时间，测试暂堵裂缝的渗透率，以模拟解堵剂解堵裂缝渗透率恢复实验。通过该步骤进行裂缝渗透率恢复实验，模拟不同的解堵剂类型对于暂堵剂解堵效果的影响。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12