一种暂堵转向压裂装置及压裂工艺的制作方法

专利检索2025-07-30  16


本发明实施例涉及岩石力学破坏研究领域,尤其涉及一种暂堵转向压裂装置及压裂工艺。


背景技术:

1、在油气或者地热开采领域,往往需要对目标地层进行改造,以期达到油气增产、增加换热面积抑或增加热库体积等的目的;这种所述的改造一般是对目标地层进行压裂,如水力压裂、暂堵转向压裂等。在对实际地层进行压裂前,通常需要在实验室条件下进行相关的模拟压裂研究。

2、常规的模拟压裂装置一般为真三轴装置,可以模拟岩石在一定温度和三轴围压加持下的压裂效果;但是真三轴装置模拟的现场实际地层压力会有一定的弊端,因为真三轴装置一般是通过对岩石在横向、纵向和垂向三个方向上施加压力来模拟地层压力,这种压力直接施加于岩石表面,当进行压裂时,岩石表面一旦被压出一条裂缝后,压裂液会随裂缝漏出,进而压裂管线内的压力会立即泄压成为常压,实验室模拟压裂过程也随之结束;而在现场实际地层压裂时,当完成第一次压裂后,由于地层的连续性,压裂管线内的压裂液并不会泄露到外界,而是顺着新裂缝流淌至裂缝深处,管线内的压力有所减弱,但持续存在。继续注入压裂液,可以进行多条裂缝或者复制缝网的压裂。因此常规实验室模拟压裂存在弊端。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种暂堵转向压裂装置及压裂工艺。

2、第一方面,本发明实施例提供一种暂堵转向压裂装置,包括依次连接的密封盒、密封盖、盖板,其中密封盒和密封盖固定连接,且密封盖中心处设有圆形孔洞;密封套,置于所述圆形孔洞内;密封圈,沿所述圆形孔洞边缘置于密封盖与密封盒之间;盖板内部设有进液通道,所述进液通道的末端通过密封套插入到岩样内。

3、在一些实施例中,密封套为中空结构,上端为圆形,所述圆形外径小于所述的密封盖的圆形孔洞直径,下端为圆形直筒,用于插入岩样内。

4、在一些实施例中,密封盒为方形盒体,所述盒体尺寸大于岩样尺寸,所述密封盖底部面积等于密封盒顶部面积。

5、在一些实施例中,所述密封套上端厚度大于密封盖和密封圈厚度之和;

6、所述密封套下端圆形直筒外径小于岩样的钻孔直径,所述密封套上端圆形外径小于密封盖孔洞直径。

7、在一些实施例中,所述密封圈的内径不小于密封盖的孔洞直径。密封套上端厚度大于密封盖和密封圈厚度之和。

8、第二方面,本发明实施例提供一种暂堵转向压裂工艺,包括岩样密封,将岩样置于密封盒内,依次安装密封圈、密封盖、密封套、盖板,将进液通道的末端插入密封套内并使密封套下端插入岩样内;

9、围压加载,对所述盖板进行加压,压力依次传至密封套、密封盖、密封圈,所述密封套、密封盖受压变形后与岩样接触,形成以岩样为包裹的完全密封空间;

10、流体注入,向岩样内部注入压裂流体,压开裂缝后注入暂堵剂溶液对岩样裂缝实现暂时封堵;

11、泄压操作,当完成压裂时,停止注入压裂流体,当岩样温度降至常温时,进行泄压。

12、在一些实施例中,所述流体注入具体包括向岩样内部注入压裂流体,当压力突降时岩样被第一次压开裂缝;然后注入暂堵剂溶液对岩石裂缝实现暂时封堵,并继续注入压裂流体,使流体在密封盒内继续增压,当压力第二次下降时,岩样被第二次压裂;依次类推,岩样在密封空间内完成多次压裂,形成复杂缝。

13、在一些实施例中,所述围压加载步骤中对所述盖板进行加压时,还包括采用真三轴装置对密封盒的横向和轴向进行加压,使岩样的垂向、纵向、横向三个方向上形成一个完全密封、有一定压力的模拟空间。

14、本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:

15、本发明实施例提供一种暂堵转向压裂装置及压裂工艺,通过依次连接设置密封盒、密封盖、盖板,其中密封盒和密封盖固定连接,且密封盖中心处设有圆形孔洞;密封套,置于所述圆形孔洞内;密封圈,沿所述圆形孔洞边缘置于密封盖与密封盒之间;盖板内部设有进液通道,所述进液通道的末端通过密封套插入到岩样内,从而可以实现在实验室条件下模拟地层压裂过程的密封性,并可暂堵转向,使岩石持续压裂至多条缝或者缝网,解决了在常规实验室压裂时压裂液泄露从而无法再次压裂的问题,可更加真实地还原地层压力条件,形成压裂复杂缝网,增加换热面积,提高地热资源开采效率。



技术特征:

1.一种暂堵转向压裂装置,包括依次连接的密封盒、密封盖、盖板,其中密封盒和密封盖固定连接,且密封盖中心处设有圆形孔洞;密封套,置于所述圆形孔洞内;密封圈,沿所述圆形孔洞边缘置于密封盖与密封盒之间;盖板内部设有进液通道,所述进液通道的末端通过密封套插入到岩样内。

2.根据权利要求1所述的暂堵转向压裂装置,密封套为中空结构,上端为圆形,所述圆形外径小于所述的密封盖的圆形孔洞直径,下端为圆形直筒,用于插入岩样内。

3.根据权利要求1所述的暂堵转向压裂装置,密封盒为方形盒体,所述盒体尺寸大于岩样尺寸,所述密封盖底部面积等于密封盒顶部面积。

4.根据权利要求2所述的暂堵转向压裂装置,所述密封套上端厚度大于密封盖和密封圈厚度之和。

5.根据权利要求2所述的暂堵转向压裂装置,所述密封套下端圆形直筒外径小于岩样的钻孔直径,所述密封套上端圆形外径小于密封盖孔洞直径。

6.根据权利要求1所述的暂堵转向压裂装置,所述密封圈的内径不小于密封盖的孔洞直径,密封套上端厚度大于密封盖和密封圈厚度之和。

7.一种暂堵转向压裂工艺,采用如权利要求1-6任一项所述的暂堵转向压裂装置,包括:

8.根据权利要求7所述的暂堵转向压裂工艺,所述流体注入具体包括向岩样内部注入压裂流体,当压力突降时岩样被第一次压开裂缝;然后注入暂堵剂溶液对岩石裂缝实现暂时封堵,并继续注入压裂流体,使流体在密封盒内继续增压,当压力第二次下降时,岩样被第二次压裂;依次类推,岩样在密封空间内完成多次压裂,形成复杂缝。

9.根据权利要求7所述的暂堵转向压裂工艺,所述围压加载步骤中对所述盖板进行加压时,还包括采用真三轴装置对密封盒的横向和轴向进行加压,使岩样的垂向、纵向、横向三个方向上形成一个完全密封、有一定压力的模拟空间。


技术总结
本发明实施例涉及一种暂堵转向压裂装置及压裂工艺,通过依次连接设置密封盒、密封盖、盖板,其中密封盒和密封盖固定连接,且密封盖中心处设有圆形孔洞;密封套,置于所述圆形孔洞内;密封圈,沿所述圆形孔洞边缘置于密封盖与密封盒之间;盖板内部设有进液通道,所述进液通道的末端通过密封套插入到岩样内,从而可以实现在实验室条件下模拟地层压裂过程的密封性,并可暂堵转向,使岩石持续压裂至多条缝或者缝网,解决了在常规实验室压裂时压裂液泄露从而无法再次压裂的问题,可更加真实地还原地层压力条件,形成压裂复杂缝网,增加换热面积,提高地热资源开采效率。

技术研发人员:王雁,郭少军
受保护的技术使用者:新奥科技发展有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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