一种模拟储层围压作用的目标靶的制作方法

本发明属于石油天然气行业射孔用爆破器材的性能测试领域，具体涉及一种模拟储层围压作用的目标靶。

背景技术：

射孔弹通过爆轰形成高速金属射流穿透套管、水泥环及一定深度的含油、气储层，地层中的油或气通过这些射孔孔道进入套管(井筒)内进行油气采集。因此射孔弹的穿孔性能，主要是穿孔深度、穿孔孔径、射流孔孔道形态以及射孔后孔道裂纹分布情况，均影响着油气的产量，因此对射孔弹的穿孔性能、射孔弹爆炸作用后的射流形态等性能的评价是十分关键的。对射孔弹的性能评估和检测，因井下条件的限制，只能在地面条件下模拟井下射孔状态，采用人工制作一种靶，再进行射孔测试，通过测试靶的穿孔深度，孔眼大小等性能，以鉴别射孔弹的质量优劣以及判断是否适应相应的地层射孔穿深要求。目前国内使用的靶为混凝土靶，是按照美国石油学会推荐的“API19B”标准中的要求而制作的，其存在制作成本高、制作周期长、孔道容易破坏、靶体轴向抗压强度变化大等缺点，并且在射孔弹设计和产品质量检验过程中不能常态化使用，且与实际储层条件相差很大，不能客观的指导产品设计和完井作业设计。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：为了解决制作目标靶成本高，抗压强度变化大、射流孔道形态易破坏、很难反应射孔弹穿深性能等问题。

本发明的技术方案是：一种模拟储层围压作用的目标靶，所述目标靶包括储水槽1、护套4、靶芯2和固结物3，护套4整体为两端封闭的空腔柱状体，其中一面边缘处沿轴线周向设有一圈凸起，形成储水槽1；靶芯2位于空腔中，且靶芯2轴线与护套4轴线相互重合；靶芯2外壁和护套4内壁之间通过填充固结物3对靶芯2进行加固。

本发明的进一步技术方案是：所述储水槽中的水位高度范围为30mm～100mm之间。

本发明的进一步技术方案是：所述靶芯2属于紫泥石细-极细粒长石石英砂岩，整体岩石经切割成为高度H1在600mm～1000mm之间、直径φ1在110mm～180mm之间的圆柱靶芯。

本发明的进一步技术方案是：所述固结物3采用A级油井水泥/石英砂/清水按质量比1:2:1的比例混合成水泥砂浆灌注、填充在靶芯2与护套4之间的空隙内固结制成，其高度H1在600mm～1000mm之间，直径φ2在300mm～450mm之间。

本发明的进一步技术方案是：所述护套4以钢板卷焊而成，其高度H在800mm～1200mm之间，壁厚δ在3mm～5mm之间，直径φ3＝φ2+2δ。

发明效果

本发明作为石油射孔弹性能评价、质量检测用靶，适用于射孔弹生产厂家在产品生产中质量控制检测用靶和新产品研制开发中对各种技术参数，设计方案的优选验证、试验用靶，还可适用于用户对产品质量验收、检测用靶。本实用新型具有成本低，其成本为混泥土靶的几分之一，使用简单，剖靶容易等特点，并能够轴向剖开暴露孔道以检测观察射孔孔道状况，与混泥土靶相比，可节省数倍试验费用。

附图说明

图1为目标靶的结构示意图。

图2为目标靶沿横截面切开的剖面图。

附图标记说明：1—储水槽，2—靶芯，3—固结物，4—护套。

具体实施方式

参见图1-图2，一种模拟储层围压作用目标靶，护套4为金属壳体，整体为圆柱形，护套4中心放有紫泥石细-极细粒长石石英砂岩制作成的靶芯2，靶芯2通过设置在护套4与靶芯2之间的固结物3连成一体。

砂岩靶芯2由紫泥石细-极细粒长石石英砂岩制成的圆柱靶芯，其高度H1在600mm～1000mm之间，直径φ1在110mm～180mm之间。

固结物3以A级油井水泥、石英砂、清水按照质量比1:2：1的比例混合配制而成的水泥砂浆，灌注、填充在靶芯2与护套4之间的空隙内固结而成，其高度H1在600mm～1000mm，直径φ2在300mm～450mm。

护套4以钢板卷焊而成，其高度H在800mm～1200mm之间，壁厚δ在3mm～5mm之间，直径φ3＝φ2+2δ，其中，δ表示护套的壁厚。

护套4为金属壳体，整体为圆柱形，护套中装有天然沉积砂岩制作成的砂岩靶芯2，砂岩靶芯2通过设置在护套4与砂岩靶芯2之间的固结物3连成一体，清水铺在靶体储水槽1内主要用于养护靶体。

制造时，首先在护套4的底端用塑料膜封口，防止在填充水泥砂浆时浆液流出，其次将靶芯2放置在护套4中心位置固定牢靠，然后将配置好的固结物3灌注入靶芯2和护套4之间，灌注过程要进行搅拌，尽可能减少水泥砂浆内的气泡，直到固结物3与靶芯2齐平，将固结物3抹平，放置等待凝结后在靶体上方的储水槽1内放入清水进行养护，待固结物3彻底凝固后即可使用。

本发明主要包括：储水槽1、靶芯2、固结物3和护套4。靶芯2为圆柱状，一般选用天然沉积砂岩制作而成，岩性以细砂岩为主，靶芯2直径φ1在110mm～180mm之间，高度H1在600mm～1000mm之间，靶芯外表面无明显裂纹。固结物3是以A级油井水泥/石英砂/清水按质量比1:2：1的比例混合配制而成，固结物3在搅拌均匀后灌注到靶芯2和护套4之间，灌注过程要搅拌，尽可能减少气泡，填充高度H1在600mm～1000mm，灌注高度由靶芯高度决定，其直径φ2在200mm～450mm。护套4由钢板卷焊而成，高度H在600mm～1000mm，直径φ3＝φ1+2δ，护套4壁厚δ在3mm～5mm之间。待固结物3灌注完毕表面硬化后在储水槽1内放入清水，形成清水养护层，直至固结物3完全硬化即可使用。

采用本发明制造的目标靶，目标靶主要参数为靶芯直径为110mm、高度为800mm，护套壁厚3mm、直径为400mm、高度1000mm，配114型射孔弹，进行地面模拟装114型射孔枪穿7″套管试验，经测试，平均穿孔深度达到400mm以上。相比API标准使用环形混凝土靶，射孔后需要大型破碎机械进行靶体解剖，并且特别容易出现射孔孔道被破坏的现象，而该目标靶在靶体解剖时操作简单，用沿焊点切开护套，取掉护套后剩下固结物和靶芯，固结物的不仅保护靶芯没有完全破碎和飞散，而且还可以形成对射流径向爆压的约束，高度模拟地层的围压作用；由于受到爆炸波作用，固结物已经产生裂纹，沿裂纹剖开固结物后露出靶芯，沿着靶芯裂纹解剖，便可看到清晰、完整的射流孔道。该目标靶经射孔后不仅能够达到有效测量靶体的穿孔深度的目的，更能清晰观察到射孔孔道周围的破碎带和压实带，为后续增产等工艺提供参考依据。