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申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司

摘要：本发明涉及近井带暂堵室内模拟实验装置，包括实验端和信息采集端，实验端包括注入主体和实验主体，实验主体包括垂直井筒和至少一个分支，垂直井筒下部侧壁上设有至少一个分支接口，分支的侧壁上设有模拟炮眼和模拟裂缝，信息采集端与设置在实验主体内的传感器连接。近井带暂堵室内模拟实验方法应用于近井带暂堵室内模拟实验装置中。该近井暂堵室内模拟实验装置及方法可真实模拟不同炮眼和对应的裂缝情况，从而模拟近井暂堵过程，有效指导现场施工设计，提高施工效果。使用信息采集端采集数据，结果可信度高，无需再依靠现场经验，提高实际封堵效果和封堵质量。

主权项：1.近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是：包括实验端和信息采集端（1），实验端包括注入主体和实验主体，注入主体通过管路与实验主体连接，实验主体包括垂直井筒（2）和至少一个分支（3），垂直井筒（2）下部侧壁上设有至少一个分支接口（4），分支（3）的一端通过分支接口（4）与垂直井筒（2）可拆卸连通，分支（3）的侧壁上设有模拟炮眼（5）和模拟裂缝（6），信息采集端（1）与设置在实验主体内的传感器连接；所述实验主体还包括至少一个死堵（7），死堵（7）通过分支接口（4）与垂直井筒（2）可拆卸连接，死堵（7）和分支（3）的数量和等于分支接口（4）的数量；所述模拟炮眼（5）沿分支（3）另一端的外延均匀分布，且为圆柱形孔眼，直径为1-2cm，长度为5-10cm，模拟裂缝（6）沿分支（3）侧壁分布，且与分支（3）的轴向平行，裂缝为楔形结构，宽度为0.2-2cm，长度为20-50cm。

全文数据：近井带暂堵室内模拟实验装置及方法技术领域[0001]本发明涉及石油压裂领域，尤其涉及近井带暂堵室内模拟实验装置及方法。背景技术[0002]目前，斯伦贝谢宽带压裂、四川分流暂堵压裂、长庆油田动态多级暂堵压裂技术新颖，其原理类似限流压裂和堵炮眼技术，是大段预先射孔，采取笼统合压，改造过程中通过暂堵材料实现近井带自然选择性封堵，提高纵向储层层间改造有效性。该技术不仅可尝试解决致密薄互层压裂问题，同时对直井重复压裂、水平井重复压裂、水平井分段多簇射孔压裂都有借鉴意义。[0003]目前，该技术工艺参数的确定没有相关手段，主要依靠现场经验，裂缝转向剂封堵能力评价技术相对滞后，多采用单管或并联双管岩心或填砂模型流动模拟实验装置定性评价转向剂封堵能力，但存在无法模拟裂缝条件，且因注入问题不能模拟颗粒型、纤维型转向剂封堵等问题。发明内容[0004]为了解决上述问题，本发明提供了近井带暂堵室内模拟实验装置及方法，可真实模拟近井带动态暂堵过程，对地层条件下不同暂堵剂封堵性能进行评价，无需再依靠现场经验，提局实际封堵效果和封堵质童。[0005]本发明的技术方案是:近井带暂堵室内模拟实验装置，包括实验端和信息采集端，实验端包括注入主体和实验主体，注入主体通过管路与实验主体连接，实验主体包括垂直井筒和至少一个分支，垂直井筒下部侧壁上设有至少一个分支接口，分支的一端通过分支接口与垂直井筒可拆卸连通，分支的侧壁上设有模拟炮眼和模拟裂缝，信息采集端与设置在实验主体内的传感器连接。[0006]所述实验主体还包括至少一个死堵，死堵通过分支接口与垂直井筒可拆卸连接，死堵和分支的数量和等于分支接口的数量。[0007]所述模拟炮眼沿分支另一端的外延均匀分布，且为圆柱形孔眼，直径为l-2cm，长度为5-lOcm，模拟裂缝沿分支侧壁分布，且与分支的轴向平行，裂缝为楔形结构，宽度为0•2-2cm，长度为2〇-50cm。[0008]所述分支的轴向与垂直井筒的轴向垂直，相邻分支之间的夹角为0°-360°，垂直井筒的直径为38.1mm〇[0009]所述传感器为多个，分别位于垂直井筒内侧上部、分支与垂直井筒连接处、模拟炮眼处和模拟裂缝处。[0010]所述注入主体包括活塞容器、驱替栗和安全阀，活塞容器的一端与驱替栗连接，活塞容器的另一端与安全阀连接，安全阀的另一端与垂直井筒的暂堵剂入口连通。[0011]所述活塞容器内设有搅拌装置。[0012]所述垂直井筒上设有压力显示装置。[0013]近井带暂堵室内模拟实验方法，所述方法应用于权利要求1-8中任一项装置中，包括以下步骤：第一步:将预配好的暂堵剂放入活塞容器中，开启搅拌装置；第二步:根据待模拟的炮眼和裂缝的参数，确定与待模拟的炮眼和裂缝参数相对应的分支和分支的数量，将垂直井筒上不需要的分支卸掉，换成死堵；第三步:打开驱替栗，将活塞容器中的暂堵剂送入至垂直井筒内；第四步:通过各分支上的模拟裂缝，观察暂堵剂流动和封堵情况，通过压力显示装置，读取实验主体各处的压力值，同时信息采集端采集实验数据。[0014]所述实验主体各处包括垂直井筒上部、分支与垂直井筒连接处、模拟炮眼处和模拟裂缝处，信息采集端采集实验主体各处的温度随时间的变化关系和压力随时间的变化关系。[0015]本发明的有益效果是：1.该近井暂堵室内模拟实验装置及方法可真实模拟不同炮眼和对应的裂缝情况，从而模拟近井暂堵过程，不仅可以准确记录各个分支暂堵升压，而且可以记录分支升压顺序，有效指导现场施工设计，提高施工效果。该近井暂堵室内模拟实验装置结构新颖，操作安全、简单，自动化程度高，使用信息采集端采集数据，结果可信度高，无需再依靠现场经验，提高实际封堵效果和封堵质量。[0016]2•实验过程中可以调整不同的裂缝开度、裂缝长度、炮眼直径、炮眼长度等多个参数，优化宽带压裂分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂施工工艺参数，从而指导现场施工，保证压裂效果。各分支之间以0°_36〇°多种相位角度布置，按照实验目的，确定分支数量（1-5支），将不适用的分支卸掉，换成死堵，以等比例模拟真实的垂直井筒射孔炮眼和裂缝，提高了实验结果的可信度。[0017]3•按照实际井况，如果选定使用多个分支，在驱替泵的作用下，暂堵剂开始工作，通过每个分支上的模拟裂缝，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况，更加直观，同时结合信息采集端可直观展示宽带压裂分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程。附图说明[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0019]图1是本发明结构示意图。[0020]图中，1•信息采集端，2•垂直井筒，3•分支，4•分支接口，5.模拟炮眼，6.模拟裂缝，7.死堵，8•活塞容器，9•驱替泵，10•安全阀，11•压力显示装置。具体实施方式[0021]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。[0022]实施例一：如图1所示，近井带暂堵室内模拟实验装置，包括实验端和信息采集端1，实验端包括注入主体和实验主体，注入主体通过管路与实验主体连接，实验主体包括垂直井筒2和至少一个分支3，垂直井筒2下部侧壁上设有至少一个分支接口4，分支3的一端通过分支接口4与垂直井筒2可拆卸连通，分支3的侧壁上设有模拟炮眼5和模拟裂缝6,信息采集端1与设置在实验主体内的传感器连接。[0023]当需要模拟实验时，将预配好的暂堵剂置入注入主体内，暂堵剂通过注入主体进入到垂直井筒2内，通过垂直井筒2进入到分支3内，最终进入模拟炮眼5和模拟裂缝6内，此过程中信息采集端1会通过传感器采集实验数据。[0024]实验过程中可以调整不同的暂堵剂配方、粒径分布、配比、用量大小、段塞设计、注入速度等参数，以暂堵后的实验数据为标准，例如:升压幅度和各个分支3升压顺序等，优化宽带压裂分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂施工工艺参数，从而指导现场施工，保证压裂效果。[0025]该近井暂堵室内模拟实验装置设有多个分支3,可真实模拟不同炮眼和裂缝的情况，从而模拟近井暂堵过程，准确记录实验过程中的各种数据，有效指导现场施工设计，提高施工效果。特别是针对颗粒型、纤维型等转向剂室内流动模拟注入困难的问题提供了解决的途径，还可以用于优化动态多级暂堵压裂工艺参数，确定暂堵剂粒径分布、粒径组合浓度、用量及段塞设计等。该近井暂堵室内模拟实验装置结构新颖，操作安全、简单，自动化程度高，使用信息采集端1采集数据，结果可信度高，无需再依靠现场经验，提高实际封堵效果和封堵质量。[0026]实施例二：如图1所示，所述实验主体还包括至少一个死堵7，死堵7通过分支接口4与垂直井筒2可拆卸连接，死堵7和分支3的数量和等于分支接口4的数量。[0027]所述模拟炮眼5沿分支3另一端的外延均匀分布，且为圆柱形孔眼，直径为^⑽，长度为5-lOcm，模拟裂缝6沿分支3侧壁分布，且与分支3的轴向平行，裂缝为楔形结构，宽度为0.2-2cm，长度为20-50cm。[0028]所述分支3的轴向与垂直井筒2的轴向垂直，相邻分支3之间的夹角为0°-360°，垂直井筒2的直径为38.1圓。[0029]所述传感器为多个，分别位于垂直井筒2内侧上部、分支3与垂直井筒2连接处、模拟炮眼5处和模拟裂缝6处。[0030]按照实验目的，确定分支3数量，一般情况下分支3数量为1-5支，将不适用的分支3卸掉，换成死堵7。一个分支3上的模拟炮眼5和模拟裂缝6的参数与另一个分支3上的模拟炮眼5和模拟裂缝6的参数不同，模拟炮眼5的参数为模拟炮眼5的直径和长度，直径为l-2cm、长度为5-10cm，彳吴拟裂缝6的参数为換拟裂缝6的宽度和长度，宽度为2.0cm、1.5cm、1.0cm、0.6cm、0.4cm或0.2cm，长度为20-50cm，实验时，只需选择与实验需求相同的模拟炮眼5和模拟裂缝6的尺寸相同的分支3与分支接口4连接，其余不用的分支接口4连接死堵7。相邻分支3之间的夹角为0°_360°，可以模拟任何角度情况下的封堵实验。垂直井筒2的直径为38•1mm，裂缝存在楔形尺度，暂堵剂会逐渐累积，直至产生封堵效果，都是可以以等比例模拟真实的垂直井筒2射孔炮眼和裂缝，提高了实验结果的可信度，尽可能扩大了模拟实验范围。[0031]信息采集端1通过传感器采集垂直井筒2上部、分支3与垂直井筒2连接处、模拟炮眼5处和模拟裂缝6处的实验数据。[0032]并且通过模拟裂缝6，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况，主要包括暂堵剂累积过程、累积形态、在不同分支3开始累积的顺序等，更加直观，据此可直观展示宽带压裂分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程。[0033]实施例三：如图1所示，所述注入主体包括活塞容器8、驱替泵9和安全阀10,活塞容器8的一端与驱替泵9连接，活塞容器8的另一端与安全阀10连接，安全阀10的另一端与垂直井筒2的暂堵剂入口连通。[0034]所述活塞容器8内设有搅拌装置。[0035]所述垂直井筒2上设有压力显示装置11。[0036]暂堵剂置入活塞容器8中后，需要进行实验时，打开驱替泵9，驱替泵9可以将暂堵剂送入到垂直井筒2内，安全阀10可以用来控制暂堵剂的流动，系统工作压力为0-50MPa，驱替栗9的排量范围为0•01-1000mlmin，驱替栗9的注入压力为0.l-50MPa。为了防止暂堵剂沉底，活塞容器8内设有搅拌装置。压力显示装置11可以实时读取流入垂直井筒2内的暂堵剂的压力。[0037]实施例四：近井带暂堵室内模拟实验方法，所述方法应用于近井带暂堵室内模拟实验装置中，包括以下步骤：第一步:将预配好的暂堵剂放入活塞容器8中，开启搅拌装置；第二步:根据待模拟的炮眼和裂缝的参数，确定与待模拟的炮眼和裂缝参数相对应的分支3和分支3的数量，将垂直井筒2上不需要的分支3卸掉，换成死堵7;第三步:打开驱替泵9，将活塞容器8中的暂堵剂送入至垂直井筒2内；第四步:通过各分支3上的模拟裂缝6，观察暂堵剂流动和封堵情况，通过压力显示装置11，读取实验主体各处的压力值，同时信息采集端1采集实验数据。[0038]所述实验主体各处包括垂直井筒2上部、分支3与垂直井筒2连接处、模拟炮眼5处和模拟裂缝6处，信息采集端1采集实验主体各处的温度随时间的变化关系和压力随时间的变化关系。[0039]步骤一和步骤二在执行过程中无先后顺序，或者在步骤一满足实验要求的情况下，可以省略步骤二。[0040]将预配好的暂堵剂置入注入主体内，为了防止暂堵剂沉底，开启活塞容器8内的搅拌装置。[0041]按照实验目的，确定分支3数量，一般情况下分支3数量为1_5支，将不适用的分支3卸掉，换成死堵7。一个分支3上的模拟炮眼5和模拟裂缝6的参数与另一个分支3上的模拟炮眼5和模拟裂缝6的参数不同，模拟炮眼5的参数为模拟炮眼5的直径和长度，直径为l-2cm、长度为5-10cm，模拟裂缝6的参数为模拟裂缝6的宽度和长度，宽度为2•Ocm、1•5cm、1.〇cm、0•6cm、0.4cm或0.2cm，长度为20-50cm，实验时，只需选择与实验需求相同的模拟炮眼5和模拟裂缝6的尺寸相同的分支3与分支接口4连接，其余不用的分支接口4连接死堵7。[0042]需要进行实验时，打开驱替泵9,驱替栗9可以将暂堵剂送入到垂直井筒2内，暂堵剂通过注入主体进入到垂直井筒2内，通过垂直井筒2进入到分支3内，最终进入模拟炮眼5和模拟裂缝6内，系统工作压力为0-50MPa，驱替栗9的排量范围为〇.〇1-lOOOmlmin，驱替泵9的注入压力为0.1-50MPa。[0043]通过模拟裂缝6，可直观观察到暂堵剂流动和封堵情况，主要包括暂堵剂累积过程、累积形态、在不同分支3开始累积的顺序等，更加直观，据此可直观展示宽带压裂（分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂在实际施工过程中的封堵过程。[0044]压力显示装置11可以实时读取流入垂直井筒2内的暂堵剂的压力。[0045]信息采集端1通过传感器采集垂直井筒2上部、分支3与垂直井筒2连接处、模拟炮眼5处和模拟裂缝6处的温度随时间的变化关系和压力随时间的变化关系。[0046]实验过程中可以调整不同的暂堵剂配方、粒径分布、配比、用量大小、段塞设计、注入速度等参数，以暂堵后的实验数据为标准，例如:升压幅度和各个分支3升压顺序等，优化宽带压裂分流暂堵压裂、动态多级暂堵压裂施工工艺参数，从而指导现场施工，保证压裂效果。[0047]该近井暂堵室内模拟实验方法可真实模拟近井暂堵过程，可以准确记录各个分支3温度随时间的变化关系和压力随时间的变化关系，有效指导现场施工设计，提高施工效果。特别是针对颗粒型、纤维型等转向剂室内流动模拟注入困难的问题提供了解决的途径，还可以用于优化动态多级暂堵压裂工艺参数，确定暂堵剂粒径分布、粒径组合浓度、用量及段塞设计等。该近井暂堵室内模拟实验方法操作安全、简单，自动化程度高，结果可信度高，无需再依靠现场经验，提高实际封堵效果和封堵质量。[0048]需要说明，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。没有详细说明的装置均为现有技术。

权利要求：1.近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:包括实验端和信息采集端（1，实验端包括注入主体和实验主体，注入主体通过管路与实验主体连接，实验主体包括垂直井筒2和至少一个分支3，垂直井筒2下部侧壁上设有至少一个分支接口（4，分支C3的一端通过分支接口（4与垂直井筒2可拆卸连通，分支3的侧壁上设有模拟炮眼5和模拟裂缝6，信息采集端1与设置在实验主体内的传感器连接。2.根据权利要求1所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述实验主体还包括至少一个死堵7，死堵7通过分支接口（4与垂直井筒2可拆卸连接，死堵C7和分支3的数量和等于分支接口（4的数量。3.根据权利要求1所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述模拟炮眼（5沿分支3另一端的外延均匀分布，且为圆柱形孔眼，直径为l_2cm，长度为5-10cm，模拟裂缝6沿分支3侧壁分布，且与分支3的轴向平行，裂缝为楔形结构，宽度为0.2-2cm，长度为20-50cm。4.根据权利要求1所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述分支（3的轴向与垂直井筒2的轴向垂直，相邻分支3之间的夹角为0°_360°，垂直井筒2的直径为38.lmm〇5.根据权利要求1所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述传感器为多个，分别位于垂直井筒2内侧上部、分支3与垂直井筒2连接处、模拟炮眼5处和模拟裂缝⑹处。6.根据权利要求1所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述注入主体包括活塞容器8、驱替栗（9和安全阀（10，活塞容器8的一端与驱替泵9连接，活塞容器8的另一端与安全阀（10连接，安全阀（1〇的另一端与垂直井筒2的暂堵剂入口连通。7.根据权利要求6所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述活塞容器8内设有搅拌装置。8.根据权利要求6所述的近井带暂堵室内模拟实验装置，其特征是:所述垂直井筒（2上设有压力显示装置（11。9.近井带暂堵室内模拟实验方法，其特征是:所述方法应用于权利要求1-8中任一项装置中，包括以下步骤：第一步:将预配好的暂堵剂放入活塞容器8中，开启搅拌装置；第二步:根据待模拟的炮眼和裂缝的参数，确定与待模拟的炮眼和裂缝参数相对应的分支3和分支3的数量，将垂直井筒2上不需要的分支3卸掉，换成死堵00;第三步:打开驱替泵9，将活塞容器8中的暂堵剂送入至垂直井筒2内；第四步:通过各分支3上的模拟裂缝6，观察暂堵剂流动和封堵情况，通过压力显示装置11，读取实验主体各处的压力值，同时信息采集端1采集实验数据。10.根据权利要求9所述的近井带暂堵室内模拟实验方法，其特征是:所述实验主体各处包括垂直井筒（2上部、分支（3与垂直井筒（2连接处、模拟炮眼（5处和模拟裂缝6处，信息采集端1采集实验主体各处的温度随时间的变化关系和压力随时间的变化关系。

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