测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置及方法与流程

本发明涉及油气钻采，具体而言，涉及一种测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置及方法。

背景技术：

1、现有技术中，随着我国对石油天然气能源的需求不断增加，如何正确高效地开采裂缝型油气藏成为了石油开采领域的一大难题。裂缝性气藏在钻井过程中，气侵、漏失等井下复杂事故时有发生，是影响井控作业安全的重要因素，在钻遇裂缝性地层发生漏失、气侵时，由于地层压力变化，裂缝性地层的渗透率也会变化，若不能准确地预测裂缝型气藏-井筒耦合流动中钻井液漏失速率、气体侵入速率和地层渗透率等关键渗流参数，有可能会增大压井失败的可能性，引发重大人身安全事故和经济损失。因此开展测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数具有重要意义。

2、目前的室内实验设备普遍缺乏考虑相对全面的井筒与地层流体流动耦合的实验装置和方法。例如“一种井筒裂缝模拟装置”(cn102305045a)通过在模拟井筒上接入一根裂缝管模拟钻井漏失过程，没有考虑地层具体情况；专利“用于研究裂缝性地层溢漏同存发生机理的研究装置”(cn204098907u)用一块缝板连接模拟井筒与模拟地层，用于评价裂缝性地层溢漏同存机理，虽同时考虑了井筒与地层的情况，但没有考虑地层流体与钻井液气液置换，导致现有的室内井筒-地层的模拟装置模拟出的地下情况考虑不够全面，装置的性能较差，且实验效果也不好。

3、因此，现有技术中存在室内模拟装置关于井筒与地层流体流动耦合的考虑不够全面，装置性能差，实验效果差的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置及方法，以解决现有技术中的室内模拟装置关于井筒与地层流体流动耦合的考虑不够全面，导致装置性能差，实验效果差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置，包括模拟地层结构、气体注入系统、钻井液注入系统、第一流出系统、第二流出系统，其中，模拟地层结构具有容纳空间，岩心设于容纳空间内；气体注入系统与容纳空间可开闭地连通，气体注入系统具有第一压力检测件和第一流量检测件，第一压力检测件和第一流量检测件设置在气体注入系统和模拟地层结构的连接处；钻井液注入系统与容纳空间可开闭地连通，钻井液注入系统具有第二压力检测件和第二流量检测件；第一流出系统和第二流出系统分别与模拟地层结构可开闭地连通，且第一流出系统具有第三流量检测件，第二流出系统具有第四流量检测件。

3、进一步地，气体注入系统包括高压气罐和至少一个第一阀门，其中，第一阀门设于高压气罐与模拟地层结构之间，第一压力检测件和第一流量检测件均位于第一阀门与模拟地层结构之间。

4、进一步地，气体注入系统还包括空气压缩机，空气压缩机位于高压气罐远离第一阀门的一端；和/或气体注入系统还包括干燥机，干燥机位于高压气罐与第一阀门之间。

5、进一步地，钻井液注入系统包括管路、模拟井筒结构和储液罐，其中，模拟井筒结构与模拟地层结构通过管路可开闭地连通，第二流量检测件设置在管路上，第二压力检测件设置在模拟井筒结构上；储液罐的出液口与模拟井筒结构的进液口连通。

6、进一步地，钻井液注入系统还包括至少一个第二阀门和至少一个第三阀门，其中，第二阀门设于管路上；模拟井筒结构和储液罐之间设置有至少一个第三阀门。

7、进一步地，模拟井筒结构的出液口与储液罐的进液口连通，且储液罐的出液口与模拟井筒结构的进液口之间、模拟井筒结构的出液口与储液罐的进液口之间分别设置有至少一个第三阀门。

8、进一步地，模拟井筒结构包括井筒本体和模拟钻杆，其中，模拟钻杆的内部形成第一流道，储液罐的出液口与第一流道连通，模拟钻杆设于井筒本体的内部并与井筒本体的内壁之间形成第二流道，第一流道和第二流道之间连通，第二流道分别与管路和储液罐的进液口连通。

9、进一步地，第二压力检测件与第二流道靠近管路的一端连接。

10、进一步地，第一流出系统包括气液分离器和至少一个第四阀门，且气液分离器和第四阀门分别设置在第三流量检测件和模拟地层结构之间；和/或第二流出系统包括液罐和至少一个第五阀门，液罐设置在第四流量检测件远离模拟地层结构的一侧，第四流量检测件和模拟地层结构之间设置有至少一个第五阀门。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的方法，使用上述的测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置进行测量，测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的方法包括断开模拟地层结构与气体注入系统、钻井液注入系统的连通；确定实验方式；连通气体注入系统和模拟地层结构；根据实验方式调节钻井液注入系统的压力、模拟地层结构与气体注入系统连接处的压力；连通钻井液注入系统和模拟地层结构；根据实验方式确定漏失量ql或者气侵量qg；根据上漏失量ql或者气侵量qg确定模拟地层结构内的岩心的渗透率k。

12、进一步地，实验方式包括漏失实验和气侵实验，当进行漏失实验时，钻井液注入系统的压力p井大于模拟地层结构与气体注入系统连接处的压力p地；当进行气侵实验时，钻井液注入系统的压力p井小于模拟地层结构与气体注入系统连接处的压力p地。

13、进一步地，当进行漏失实验时，测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置的第一流出系统关闭；当进行气侵实验时，测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置的第二流出系统关闭。

14、进一步地，当进行漏失实验时，漏失量ql等于钻井液注入系统的第二流量检测件检测的流量q3与第二流出系统的第四流量检测件检测的流量q4之差，且岩心的渗透率其中，a为岩心的底面积，单位为cm2，δp＝p井-p地，单位为mpa，μ为钻井液粘度，单位为mpa·s，l为岩心长度，单位为cm；当进行气侵实验时，气侵量qg等于气体注入系统的第一流量检测件检测的流量q1与第一流出系统的第三流量检测件检测的流量q2之差，且岩心的渗透率其中，a为岩心底面积，单位为cm2，pa为当天大气压，单位为mpa，μ为空气粘度，单位为mpa·s，l为岩心长度，单位为cm。

15、应用本发明的技术方案，测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置，包括模拟地层结构、气体注入系统、钻井液注入系统、第一流出系统、第二流出系统，其中，模拟地层结构具有容纳空间，岩心设于容纳空间内；气体注入系统与容纳空间可开闭地连通，气体注入系统具有第一压力检测件和第一流量检测件，第一压力检测件和第一流量检测件设置在气体注入系统和模拟地层结构的连接处；钻井液注入系统与容纳空间可开闭地连通，钻井液注入系统具有第二压力检测件和第二流量检测件；第一流出系统和第二流出系统分别与模拟地层结构可开闭地连通，且第一流出系统具有第三流量检测件，第二流出系统具有第四流量检测件。

16、本方案中的测量裂缝型气藏-井筒耦合渗流关键参数的装置模拟了裂缝型气藏-井筒耦合渗流的过程，实验设备关于钻井液注入系统与模拟地层结构流体流动耦合的考虑相对比较全面，主要包括钻井液注入系统漏失入模拟地层结构、模拟地层结构气体气侵入钻井液注入系统的情况，改变钻井液注入系统和模拟地层结构的压力，实现对气侵、漏失过程的模拟，测量模拟地层结构入口的压力和流量，钻井液注入系统内的压力和流量，以及第一流出系统和第二流出系统的流量，记录了实验过程中的关键参数，模拟装置的性能更好，实验数据更接近真实值，为真实工况下低渗透裂缝型气藏的压井工作提供了数据参考。