大尺寸分段压裂实验模拟井筒.pdf

本发明公开了一种大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其具有：标准井筒体，所述标准井筒体一端包括公接头，另一端包括母接头，该井筒一侧有开口，另一侧有弧形割缝，该割缝通过注液孔与注液管线接头相通；第一节井筒体，所述第一节井筒体一端包括母接头，另一端为不含有螺纹的井筒出口；侧盖，所述侧盖为薄壁半圆管；端盖，所述端盖一端有外螺纹。一套大尺寸分段压裂实验模拟井筒包括一节第一节井筒体、一个端盖和若干节标准井筒体，每个井筒体都通过单独的注液管线与液压泵相连。本发明适用于大尺寸分段水力压裂实验模拟，获得实验条件下的裂缝形态。本发明采用模块化设计、结构简单、操作便捷，能够满足室内实验要求。

权利要求书
1.  一种大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒具有：
标准井筒体，所述标准井筒体一端包括公接头，另一端包括母接头，标准井筒体侧面有开口，开口位于标准井筒体的中间部位，与开口相对的标准井筒体侧面上有弧形割缝，该弧形割缝没有贯穿标准井筒壁，并且该弧形割缝通过注液孔与管线接头相连通；第一节井筒体，所述第一节井筒体一端包括母接头，该母接头与标准井筒体的公接头相连接，另一端包括不含螺纹的井筒出口，该井筒出口侧面上有挡环，第一节井筒体侧面有开口，该开口位于第一节井筒体的中间部位，与开口相对的第一节井筒体侧面上有弧形割缝，该弧形割缝没有贯穿第一节井筒壁，并且该弧形割缝通过注液孔与管线接头相连通；侧盖，所述侧盖为薄壁半圆管，薄壁半圆管的两侧各有一个螺纹孔；端盖，所述端盖一端有外螺纹，该外螺纹与标准井筒体的母接头相配合；注液管线，所述注液管线两端都带有注液管线接头；若干个所述标准井筒体首尾相接连接在一起，该首尾相接的标准井筒体两端分别装有端盖和第一节井筒体，所述第一井筒体和若干标准井筒体外部覆盖有侧盖，所述第一节井筒体和若干标准井筒体内包括注液管线，该注液管线通过注液管线接头II连接在第一节井筒体和标准井筒体上的注液管线接头I上。

2.  如权利要求1所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，在加工标准井筒体和第一节井筒体时切割出不同弧度大小的弧形割缝，该弧形割缝的弧度为0-60°。

3.  如权利要求1所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述标准井筒体或第一节井筒体侧面上的开口，其大小能满足人工拆卸注液管线接头的空间要求。

4.  如权利要求2或3所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述标准井筒体或第一节井筒体之间通过内外螺纹连接，通过旋转螺纹可以改变弧形割缝的相对位置。

5.  如权利要求2或3所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述标准井筒体和第一节井筒体由不同的注液管线通过注液管线接头与外部的液压泵相连。

6.  如权利要求1所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述侧盖上有两个螺纹孔，侧盖通过螺钉固定在标准井筒体或第一节井筒体上。

7.  如权利要求1-3中任一项所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述开口为矩形或正方形。

8.  如权利要求1所述的大尺寸分段水力压裂实验模拟井筒，其特征在于，所述弧形割 缝的弧度为12°或15°或17°或20°或30°或35°或40°或45°或50°或55°。

说明书大尺寸分段压裂实验模拟井筒
技术领域
本发明涉及一种大尺寸分段压裂实验模拟井筒，尤其是一种能方便地控制压裂段数和液压大小的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，能很好地模拟现场分段压裂。 
背景技术
水力压裂是开发低渗油气藏的增产增注方式之一。由于对水力裂缝扩展规律的影响因素和扩展机制的认识不足，并且现场检测水力压裂裂缝难度较高，因此很难准确了解现场水力压裂的裂缝形态。通过室内水力压裂实验模拟，能检测模拟多段水力压裂的物理过程，并获得直观的裂缝几何形态。因此分段压裂模拟井筒的设计成为关键，本发明就是为了模拟现场施工过程中的分段水力压裂。 
目前由于现有压裂实验设备的限制，模拟压裂井筒基本都是用一根空心直管或折角管，加工一个与压裂设备相连接的接头，模拟井筒为一个独立腔室，腔室上设有一条或多条割缝，因此只能进行单缝压裂或多缝同时压裂，模拟裂缝单一。为了分析多条水力裂缝之间的影响，或原有水力裂缝对新产生裂缝的影响，要求在模拟压裂实验过程中进行多次分段压裂，优化裂缝条数。现阶段，随着大尺寸岩石三轴力学性质测试装置的研制成功，使得模拟井筒能够分别控制多段压裂，由此发明了与之配套的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，以满足实验需要。 
发明内容
本发明提供了一种大尺寸分段压裂实验模拟井筒，作为大尺寸岩石三轴力学性质测试装置的配套装置，通过标准井筒体之间的连接实现井筒的分段式压裂。 
为此，本发明所采用的技术方案是： 
一种大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其具有：标准井筒体，所述标准井筒体一端包括公接头，另一端包括母接头，标准井筒体侧面有开口，该开口位于标准井筒体的中间部位，与该开口相对的标准井筒体侧面包括弧形割缝，该弧形割缝的深度小于标准井筒体管壁的厚度，并且该弧形割缝通过注液孔与注液管线接头相连通；第一节井筒体，所述第一节井筒体一端包括母接头，该母接头与标准井筒体的公接头相连接，另一端包括不含螺纹的井筒出口，该井筒出口侧面上有挡环，第一节井筒体侧面有开口，开口位于第一节井筒体的中间部位，与开口相对的第一节井筒体侧面上有弧形割缝，该弧形割缝的深度小于第一节井筒体管壁的厚度，并且该弧形割缝通过注液孔与注液管线接头相连通；侧盖，所述侧盖为薄壁半圆管，薄壁半圆管的两侧各有一个螺纹孔；端盖，所述端盖一端有外螺纹，该外螺纹与标准井筒体的 母接头相配合；注液管线，所述注液管线两端都带有注液管线接头；若干个所述标准井筒体首尾相接连接在一起，该首尾相接的标准井筒体两端分别装有端盖和第一节井筒体，所述第一节井筒体和若干标准井筒体外部覆盖有侧盖，所述第一节井筒体和若干标准井筒体内包括注液管线，该注液管线通过注液管线接头II连接在第一节井筒体和标准井筒体上的注液管线接头I上。 
如上所述的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其包括一个端盖，一节第一节井筒体，若干节标准井筒体，其中，在加工标准井筒体和第一节井筒体时切割出不同弧度大小的弧形割缝。 
优选的是，所述弧形割缝的弧度为0-60°。 
优选的是，所述开口为矩形。 
优选的是，所述开口为正方形。 
标准井筒体以及第一节井筒体之间通过内外螺纹连接，并且通过旋转螺纹改变弧形割缝的相对位置。 
如上所述的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其中，所述大尺寸分段压裂实验模拟井筒的长度不能超过实验试样的长度，根据实验试样的长度选择标准井筒体的个数。 
如上所述的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其中，所述标准井筒体和第一节井筒体上的弧形割缝都是由不同的注液管线通过管线接头与外部的液压泵相连，并且注液管线全部从井筒的内部通过。 
如上所述的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其中，所述侧盖上有两个螺纹孔，侧盖通过螺钉固定在标准井筒体或第一节井筒体上。 
如上所述的大尺寸分段压裂实验模拟井筒，其中，所述注液管线两端各有一个注液管线接头，一端与标准井筒体上的注液管线接头相连接，另一端与外部的液压泵相连接。 
本发明所述大尺寸分段压裂实验模拟井筒的工作方式是： 
首先，通过螺纹连接端盖和标准井筒体的母接头，通过标准井筒体侧面上的开口，使用扳手将注液管线接头II固定在井筒体注液管线接头I上，注液管线从标准井筒体内部穿过，使用螺钉将侧盖连接在标准井筒体上；然后将另一个标准井筒体的母接头和与已经装配好的标准井筒体相连，通过旋转螺纹来调节相邻井筒的弧形割缝的相对位置，然后再连接管线接头和管线接头II，再安装侧盖，重复以上步骤可以连接若干个标准井筒体；之后再连接第一节井筒体。最后将该大尺寸分段压裂实验模拟井筒预制在试样中即可。 
与现有技术相比，本发明的有益效果是： 
本发明根据实验试样的大小而选择标准井筒体的个数，标准井筒体之间通过公接头和母 接头相连接，每一节标准井筒体或第一节井筒体都是由液压泵通过注液管线单独控制，同时可以调节弧形割缝之间的相对位置，实现对试样的全方位多角度的分段式压裂。在现有实验设备条件下，该大尺寸分段压裂实验模拟井筒一次最多可以对实验试样进行八段压裂。 
本发明克服了以前压裂实验中模拟井筒无法进行多次分段压裂的缺点，实现了水平井的分段压裂模拟，而设计上整个井筒实现了模块化、结构简单、拆装方便，满足了室内实验要求。 
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中， 
图1A为根据本发明的大尺寸分段压裂实验模拟井筒的一优选实施例的分解图； 
图1B为根据本发明的大尺寸分段压裂实验模拟井筒的一优选实施例的整体效果图； 
图2A为图1A所示实施例的标准井筒体的结构示意图； 
图2B为图2A所示实施例的B-B剖面图； 
图3为图1A所示实施例的第一节井筒体的结构示意图； 
图4A为图1A所示实施例的侧盖的俯视图； 
图4B为图1A所示实施例的侧盖的侧视图； 
图5为图1A所示实施例的端盖结构示意图； 
附图标号说明： 
1、标准井筒体   2、弧形割缝   3、注液管线接头I   4、12、螺钉孔   5、公接头 
6、注液孔   7、母接头   8、井筒出口   9、挡环   10、端盖   11、侧盖   13、螺钉 
14、注液管线   15、注液管线接头II   16、第一节井筒体 
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。 
实施例1：图1A为根据本发明的大尺寸分段压裂实验模拟井筒的一优选实施例的分解图；图1B为根据本发明的大尺寸分段压裂实验模拟井筒的一优选实施例的整体效果图；图2A为图1A所示实施例的标准井筒体的结构示意图；图2B为图2A所示实施例的B-B剖面图；图3为图1A所示实施例的第一节井筒体的结构示意图；图4A为图1A所示实施例的侧盖的俯视图；图4B为图1A所示实施例的侧盖的侧视图；图5为图1A所示实施例的端盖结构示意图。 
如图1至图5所示，本实施例提出的大尺寸分段压裂实验模拟井筒具有：标准井筒体1， 标准井筒体1一端包括公接头5，另一端包括母接头7，标准井筒体1侧面有开口，开口位于标准井筒体1的中间部位，与矩形开口相对的标准井筒体1侧面上有弧形割缝2，该割缝通过注液孔6与注液管线接头3相连通；所述第一节井筒体16，一端包括母接头7，另一端包括不含螺纹的井筒出口8，该井筒出口8侧面上含有挡环9，第一节井筒体16侧面有开口，矩形开口位于第一节井筒体16的中间部位，与开口相对的第一节井筒体16侧面上有弧形割缝2，该弧形割缝2的深度比第一节井筒体管壁的厚度小，并且该弧形割缝通过注液孔6与注液管线接头I3相连通；所述侧盖11为薄壁半圆管，半圆管两侧各有一个螺钉孔12；所述端盖10带有外螺纹，与标注井筒体1的母接头7配合；所述注液管线14两端各有一个注液管线接头II15，一端与井筒体上的注液管线接头I3相连，另一端与外部液压泵相连，液压泵可以单独控制每一条注液管线14。 
所述大尺寸分段压裂实验模拟井筒包括一节第一节井筒体16、一个端盖11、若干节标准井筒体1。其中标准井筒体1的个数是根据实验试样的大小决定，标准井筒体1和第一节井筒体16是由不同的注液管线14通过注液管线接头II15与外部的液压泵相连，所有的注液管线14都是从模拟井筒的内部通过。 
本实施例中，弧形割缝2的弧度为10°。 
请配合参见图1A，图1B说明本发明的工作流程。 
首先，通过螺纹连接端盖10和标准井筒体1的母接头，通过标准井筒体1侧面上的矩形开口，使用扳手将注液管线接头II15固定在标准井筒体1的注液管线接头I3上，注液管线14从标准井筒体1内部穿过，使用螺钉13将侧盖11连接在标准井筒体1上；然后将另一个标准井筒体1的母接头和与已经装配好的标准井筒体1相连，通过旋转螺纹来调节相邻井筒的弧形割缝2的相对位置，然后再连接注液管线接头I3和注液管线接头II15，再安装侧盖11，重复以上步骤可以连接若干个标准井筒体1；最后再连接第一节井筒体16，最终的大尺寸分段压裂实验模拟井筒效果图见图1B。该大尺寸分段压裂实验模拟井筒与已研制成功的大尺寸岩石三轴力学性质测试装置配套使用，由于受到实验设备的限制，该模拟井筒一次最多能进行8段压裂，同时液压泵通过注液管线14控制压裂的顺序和段数。 
实施例2：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为12°。 
实施例3：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为15°。 
实施例4：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为17°。 
实施例5：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为20°。 
实施例6：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为30°。 
实施例7：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为35°。 
实施例8：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为40°。 
实施例9：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为45°。 
实施例10：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为50°。 
实施例11：大尺寸分段压裂实验模拟井筒，同实施例1，不同之处在于，所述弧形割缝的弧度为55°。 
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。