緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置的製作方法

2023-05-18 15:04:56

本實用新型屬於油氣田開發技術領域，具體涉及一種緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置。

背景技術：

世界油氣需求持續增長，非常規油氣成為全球石油勘探開發的新領域。與國外等典型緻密油區相比，中國緻密油形成條件比較有利，具有較大勘探潛力，地質儲量為6440×108桶，技術可採儲量為322×108桶，僅次於俄羅斯和美國(張君峰，畢海濱，許浩，等.國外緻密油勘探開發新進展及借鑑意義[J].石油學報，2015，36(2)：127-137.)。目前我國已有5個盆地中發現緻密油，其中鄂爾多斯盆地延長組已進入工業化生產，並形成了關鍵技術之一——「萬方液、千方砂」的大規模水平井體積壓裂縫網改造技術，使得緻密油單井產量取得初步成效(杜金虎，何海清，楊濤，等.中國緻密油勘探進展及面臨的挑戰[J].中國石油勘探，2014，19(1)：1-9.)。

緻密油儲層具有基質孔隙喉道細小、儲層物性差及非均質性強等特點，原油流動表現為不同的滲流機理。水平井壓後流體滲流規律的研究一般採用水電模擬實驗法，重點考察水平井裂縫的分布、位置、條數、長度等因素。但是通過建立緻密油壓裂水平井全周期產能預測模型，分析敏感性參數的影響，認為啟動壓力是重要因素之一(魏漪,冉啟全,童敏,等.緻密油壓裂水平井全周期產能預測模型[J].西南石油大學學報(自然科學版),2016(01):99-106.)。

目前已公開的中國實用新型專利申請(申請號：201410664365.4、申請日：2014.11.19)提出採用礦物油配方替代傳統電解質溶液，來模擬稠油油藏滲流過程中的啟動壓力，存在一定的局限性，無法推廣應用。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是要針對傳統加工方法的不足，提供一種緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置，它能夠更加真實的模擬緻密油的滲流規律並產能預測。

為實現上述目的，本實用新型所設計的緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置，包括串聯形成閉合迴路的電源、開關、水平井體積壓裂縫網模擬裝置及電流表，以及伸入至水平井體積壓裂縫網模擬裝置內的探針、及並聯於探針和水平井體積壓裂縫網模擬裝置之間的電壓表，還包括均串聯在閉合迴路中的二極體和可調電阻，且電壓表的一端與探針相連，電壓表的另一端連接在二極體與水平井體積壓裂縫網模擬裝置之間；所述水平井體積壓裂縫網模擬裝置包括外壁為絕緣外壁的儲液槽、水平設置在儲液槽內的水平井井筒銅絲及體積壓裂單簇縫網，電源的負極連接至儲液槽的內壁，電源的正極連接至水平井井筒銅絲的一端；體積壓裂單簇縫網包括沿水平井井筒銅絲長度方向垂直設置並與水平井井筒銅絲相連通的多個主裂縫銅片、及每個主裂縫銅片上設置有沿主裂縫銅片的長度方向按照預設角度並與主裂縫銅片相連通的多個次裂縫銅片。

進一步地，多個所述主裂縫銅片中的一部分主裂縫銅片設置在所述水平井井筒銅絲的一側，剩餘部分主裂縫銅片設置在所述水平井井筒銅絲的另一側；每個所述主裂縫銅片上的多個次裂縫銅片中的一部分次裂縫銅片設置在所述主裂縫銅片的一側，剩餘部分次裂縫銅片設置在所述主裂縫銅片的另一側。

進一步地，所述水平井井筒銅絲兩側的主裂縫銅片呈對稱分布，且每個所述主裂縫銅片兩側的次裂縫銅片呈對稱分布。

進一步地，所述水平井井筒銅絲的直徑大於所述主裂縫銅片的厚度，所述主裂縫銅片的厚度大於所述次裂縫銅片的厚度。

進一步地，所述儲液槽為有機玻璃槽，且所述儲液槽中的電解液為NaCl溶液。

進一步地，所述預設角度α為銳角。

進一步地，所述預設角度α為30°～60°。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：採用二極體模擬緻密油體積壓裂啟動壓力，更加符合真實情況；採用大銅片模擬主裂縫、小銅片模擬次裂縫，進而構成體積壓裂單簇縫網，可近似模擬真實情況下緻密油的滲流規律並預測產能。

附圖說明

圖1為本實用新型緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中水平井井筒銅絲與體積壓裂單簇縫網的結構示意圖。

其中：電源1、開關2、二極體3、電壓表4、探針5、水平井井筒銅絲6、NaCl溶液7、儲液槽8、可調電阻9、電流表10、體積壓裂單簇縫網11(其中：次裂縫銅片11a、主裂縫銅片11b)。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但它們不對本實用新型構成限定，僅作舉例而已，同時通過說明本實用新型的優點將變得更加清楚和容易理解。

如圖1所示緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置，包括串聯形成閉合迴路的電源1、開關2、水平井體積壓裂縫網模擬裝置及電流表10，以及伸入至水平井體積壓裂縫網模擬裝置內的探針5、並聯於探針5和水平井體積壓裂縫網模擬裝置之間的電壓表4及均串聯在閉合迴路中的二極體3和可調電阻9，即電壓表4的一端與探針5相連，電壓表4的另一端連接在二極體3與水平井體積壓裂縫網模擬裝置之間。本實施例中電流表10用於測試電流，換算真實產量；電壓表4用於測試流體滲流的等壓線；可調電阻9用於調節電流不超過電流表最大額定值；另外，啟動壓力模擬系統可依據不同實驗要求，採用不同型號大小的二極體3來模擬緻密油流動的啟動壓力。

水平井體積壓裂縫網模擬裝置包括外壁為絕緣外壁的儲液槽8、水平設置在儲液槽8內的水平井井筒銅絲6及體積壓裂單簇縫網11，電源1的負極連接至儲液槽8的內壁，電源1的正極連接至水平井井筒銅絲6的一端；儲液槽1中盛有NaCl溶液7，且NaCl溶液7需要沒過水平井井筒銅絲6及體積壓裂單簇縫網11，由NaCl溶液電導率及體積換算成電阻模擬緻密油多孔介質滲流通道阻力。結合圖2所示，體積壓裂單簇縫網11包括沿水平井井筒銅絲6長度方向垂直設置並與水平井井筒銅絲6相連通的多個主裂縫銅片11b、及每個主裂縫銅片11b上設置有沿主裂縫銅片11b的長度方向按照預設角度並與主裂縫銅片11b相連通的多個次裂縫銅片11a，且水平井井筒銅絲6的直徑大於主裂縫銅片11b的厚度，主裂縫銅片11b的厚度大於次裂縫銅片11a的厚度。

本實施例中：多個主裂縫銅片11b中的一部分主裂縫銅片11b等間距地設置在水平井井筒銅絲6的一側，剩餘部分主裂縫銅片11b等間距地設置在水平井井筒銅絲6的另一側，且兩側主裂縫銅片11b的個數相等成對稱分布；每個主裂縫銅片11b上的多個次裂縫銅片11a中的一部分次裂縫銅片11a設置在主裂縫銅片11b的一側，剩餘部分次裂縫銅片11a設置在主裂縫銅片11b的另一側，同理，每個主裂縫銅片11b兩側的多個次裂縫銅片11a個數相等成對稱分布，另外，靠近水平井井筒銅絲6的次裂縫銅片11a均與水平井井筒銅絲6連通。次裂縫銅片11a與主裂縫銅片11b的預設角度α為銳角，一般為30°～60°，優選為45°。

上述緻密油體積壓裂啟動壓力滲流規律電模擬裝置的測試方法，包括如下步驟：

1)獲取緻密油藏壓後參數：基質滲透率K、油層長度LF、油層寬度WF、油層厚度hF、生產壓差△P、水平井井筒長度L、水平井井眼直徑r、壓裂段數N、裂縫間距n、主裂縫長度Lmf、主裂縫高度hmf、主裂縫寬度wmf、等效次生裂縫長度Lcf、等效次生裂縫高度hcf、等效次生裂縫寬度wcf及原油黏度μ；

2)確定模型參數：緻密油藏模型(即儲液槽)尺寸一般最大為200cm×200cm×60cm，本模型具有如下特點：長度固定、寬度可調(最大200cm)、深(厚)度可調(最大60cm)；

確定幾何相似係數Cl＝LF/Lm(本實施例中Lm＝200cm)，根據幾何相似係數確定緻密油藏模型寬度尺寸Wm和電解質溶液深度尺寸hm，分別為Wm＝WF/Cl、hm＝hF/Cl；

確定水平井體積壓裂縫網模擬裝置參數：根據幾何相似係數確定水平井井筒銅絲長度Lms＝L/Cl、水平井井筒銅絲直徑rms＝r/Cl、主裂縫銅片間距mm＝n/Cl、主裂縫銅片長度Lmmf＝Lmf/Cl、主裂縫銅片寬度wmmf＝wmf/Cl、主裂縫銅片厚度hmmf＝hmf/Cl、次裂縫銅片長度Lmcf＝Lcf/Cl、次裂縫銅片厚度hmcf＝hcf/Cl、次裂縫銅片寬度hmcf＝hcf/Cl；

3)估算電解液電導率：根據緻密油體積壓裂水平井理論產量公式計算產量Q；設定模型最大額定電流值I(一般不超過0.2A)，估算流量相似係數Cq＝I/Q；設定壓力相似係數Cp＝ΔU/Δp＝1V/0.2MPa，由相似參數滿足的關係式得到Cr＝Cp/Cq；根據相似參數關係式Cρ＝1/CrCl及流動相似參數定義式Cρ＝ρμ/K得到估算的溶液電導率ρ；

4)計算NaCl溶液實際配比及配量：根據計算的緻密油藏模型寬度Wm和電解質溶液深度hm計算蒸餾水體積Vw＝Lm×Wm×hm；根據NaCl溶液電導率與濃度的關係式ρ＝0.007+1.47C換算NaCl質量m＝C×Vw，其中：C代表NaCl溶液濃度、單位為g/L；

5)啟動壓力測定：調節可調電阻，使電流不超過電流表的最大額定電流值I(即0.2A)，測定二極體正向壓降，即為啟動壓力；

6)逐點測試電壓/電流：打開電源，將電源電壓調到預設值(一般小於12V，為人類可承受範圍36V內)，移動探針，且測點間距為2～3cm，測定各測點處的電壓U及電流I；

7)獲取滲流規律及產量：依據確定的相似參數，把各點處電壓值換算成壓力，由壓力相似係數換算：p＝U/Cp，電流換算成產量，由流量相似係數換算：Q＝I/Cq；

8)改變二極體型號，重複步驟6)～7)，獲取不同啟動壓力下的滲流規律。

其它未詳細說明的均屬於現有技術。