本發(fā)明涉及提高油氣采收率進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔裝置，特別是一種驗(yàn)證動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔孔道清理程度的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)是一種能夠清理射孔孔道碎屑、提高油氣采收率的完井手段。其特點(diǎn)在射孔槍鄰近裝有一個(gè)泄壓腔，在射孔槍引爆時(shí)，同時(shí)引爆泄壓腔實(shí)現(xiàn)通孔。泄壓腔通孔后引起的負(fù)壓使射孔孔道內(nèi)的金屬射流碎屑和破碎巖石隨壓力波動(dòng)引起的涌流進(jìn)入到套管內(nèi)，減小射孔孔道內(nèi)壓實(shí)帶的厚度，減小由于射孔作業(yè)對(duì)地層滲透率的降低。但是利用壓力傳感器測(cè)到的井底的壓力峰值和負(fù)壓值并不是真實(shí)的產(chǎn)生負(fù)壓差的兩個(gè)數(shù)值?，F(xiàn)有的單發(fā)射孔實(shí)驗(yàn)裝置都是在射孔彈引爆后，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波會(huì)使流體與套管和油管發(fā)生壁面反射，使測(cè)量爆炸壓力傳感器測(cè)得壓力峰值是真實(shí)液體壓力的2～8倍，不能真實(shí)反映出射孔孔道清理程度的真實(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)壓差數(shù)值，同時(shí)不能判斷攜帶金屬碎屑和破碎巖石的介質(zhì)是氣體還是液體?，F(xiàn)有的單發(fā)射孔實(shí)驗(yàn)裝置不能反映出爆炸腔引起的空腔效應(yīng)以及套管與油管間隙對(duì)爆炸壓力的影響。
由此可知，利用單發(fā)射孔實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，僅僅得到的是金屬射流侵徹巖樣靶體的侵徹深度。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的增加，現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式已經(jīng)能夠預(yù)測(cè)金屬射流侵徹靶體的深度?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置不能設(shè)置負(fù)壓值，形成負(fù)壓差使金屬碎屑和破碎的巖石從射孔孔道內(nèi)移除。更無法準(zhǔn)確確定靶體射孔孔道內(nèi)在不同清理程度情況下所需要真實(shí)的壓力差，不能科學(xué)真實(shí)的為動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔作業(yè)方設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種驗(yàn)證動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔孔道清理程度的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置將泄壓腔與巖樣靶體通過連通管相連，設(shè)置一定的負(fù)壓值，將射孔孔道內(nèi)的金屬碎屑和破碎巖石通過連通管進(jìn)入到泄壓腔，解決現(xiàn)有裝置無法直接準(zhǔn)確預(yù)測(cè)射孔孔道內(nèi)不同清理程度的負(fù)壓差問題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種驗(yàn)證動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔孔道清理程度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括圍壓腔、泄壓腔、加壓水池和爆炸腔；圍壓腔包括注油加壓器、巖樣靶體、巖樣靶體圓筒支架、圍壓腔殼體、封堵金屬板和測(cè)油壓壓力計(jì)，圍壓腔用于對(duì)巖樣靶體施加圍壓，模擬巖樣處于原位的應(yīng)力狀態(tài)；泄壓腔包括真空泵、混凝土塊體、測(cè)量氣體壓力傳感器和泄壓腔殼體，泄壓腔用于設(shè)置一定的負(fù)壓值，模擬由泄壓槍引起的負(fù)壓值；加壓水池包括加壓泵、測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)液體壓力傳感器和加壓水池容器，加壓水池模擬由井筒內(nèi)水靜夜柱形成的壓力；爆炸腔包括測(cè)量爆炸壓力傳感器、圓筒、射孔彈和減壓筒體，爆炸腔用于射孔彈引爆后引起壓力峰值，模擬套管內(nèi)的爆炸壓力，加壓泵對(duì)連接加壓水池進(jìn)行加壓，測(cè)量液體壓力傳感器置于加壓水池的壓力，加壓水池與爆炸腔通過套管和油管相連，油管設(shè)置通孔，射孔彈置于油管內(nèi)，并有套有圓柱形套筒，射孔彈引爆后高壓氣體可以通過通孔進(jìn)入油管與套管的間隙，測(cè)量爆炸壓力傳感器置于爆炸腔，可以測(cè)量爆炸腔內(nèi)的壓力，爆炸腔與圍壓腔相連，巖樣靶體與射孔彈之間置有與套管相同厚度的金屬板和混凝土板，圍壓腔與注油加壓泵相連，圍壓腔的壓力通過測(cè)側(cè)油壓壓力計(jì)測(cè)量巖樣靶體圍壓，圍壓腔與泄壓腔由圓形鏈接筒相連，并有封堵金屬板進(jìn)行封堵，圓形連接筒與巖樣靶體接觸處進(jìn)行密封處理，真空泵與泄壓腔相連，并在泄壓腔上部置有測(cè)量氣體壓力傳感器，在泄壓腔內(nèi)部設(shè)置有混凝土塊，并與射孔彈和巖樣靶體處于同一軸線上，避免金屬射流以及金屬碎屑和破碎巖石對(duì)泄壓腔的沖擊破壞，利用高速攝影儀通過泄壓腔殼體的透明窗口記錄金屬碎屑和破碎巖石沖擊泄壓腔時(shí)的過程，整個(gè)過程結(jié)束后，利用微型成像探頭觀察巖樣靶體孔道內(nèi)破碎巖石的清理程度。
該實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)過程包括以下幾個(gè)步驟：
(1)將套管和油管接入爆炸腔，使爆炸腔與加壓水池相通，加壓水池注入水后，進(jìn)行加壓，壓力值不超過35MPa；
(2)將圍壓腔進(jìn)行注油加壓，一般高于模擬地層壓力的壓力，然后壓力會(huì)逐漸下降，觀察壓力變化處于水平，并接近于地層壓力即可；
(3)利用真空泵將泄壓腔的壓力設(shè)置預(yù)定值；
(4)引爆射孔彈，利用高速攝影儀觀察開始進(jìn)入泄壓腔內(nèi)物質(zhì)是否是由流體攜帶的的金屬碎屑和破碎的巖石；
(5)顯示加壓水池、爆炸腔、圍壓腔和泄壓腔的壓力值，直至壓力值穩(wěn)定；
(6)利用微型成像探頭觀察孔道內(nèi)清理程度，確定壓力差與清理程度之間的關(guān)系。
本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置相比具有的優(yōu)勢(shì)在于：
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確確定動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔的負(fù)壓差，避免了由于壁面反射引起的較高爆炸壓力峰值以及壓力計(jì)處于泄壓腔底端不能反映形成負(fù)壓差的問題，保證了巖石射孔孔道清理干凈的可靠性；可以實(shí)現(xiàn)研究石油套管與油管間隙對(duì)爆炸壓力峰值的影響以及對(duì)射孔孔道的清理程度的影響；負(fù)壓差引起的涌流攜帶屬碎屑和破碎巖石能夠通過貫穿后的封堵金屬板，可以通過高速攝影儀觀察到金屬碎屑和破碎巖石沖進(jìn)泄壓腔的過程，同時(shí)可以觀察到引起涌流的介質(zhì)是氣體還是液體，可進(jìn)一步為射孔孔道內(nèi)的流動(dòng)機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明驗(yàn)證動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔孔道清理程度的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；
圖中：Ⅰ為圍壓腔，Ⅱ?yàn)樾箟呵?，Ⅲ為加壓水池，Ⅳ為爆炸腔?為注油加壓泵，2為巖樣靶體，3為巖樣靶體圓筒支架，4為圍壓腔殼體，5為真空泵，6為混凝土塊，7為測(cè)量氣體壓力傳感器，8為泄壓腔殼體，9為連接筒，10為封堵金屬板，11為測(cè)油壓壓力計(jì)，12為加壓泵，13為測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)液體壓力傳感器，14為加壓水池容器，15為測(cè)量爆炸壓力傳感器，16為圓筒，17為射孔彈，18為減壓筒體、19為油管，20為套管，21為金屬板，22為混凝土板，23為爆炸腔殼體，24為高速攝影儀，25為微型成像探頭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明裝置主要由圍壓腔Ⅰ、泄壓腔Ⅱ、加壓水池Ⅲ和爆炸腔Ⅳ四個(gè)部分組成。圍壓腔殼體4內(nèi)形成圍壓腔，泄壓腔殼體8內(nèi)形成泄壓腔，爆炸腔殼體23內(nèi)形成爆炸腔，加壓水池容器14內(nèi)形成加壓水池。加壓水池的水位線不能超過加壓泵12向其加壓的入口處，測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)液體壓力傳感器13測(cè)量加壓水池的壓力，套管20和油管19與加壓水池相通，油管19內(nèi)不含有水，油管19和套管20伸入到爆炸腔內(nèi)，在油管19與射孔彈17相近處設(shè)置通孔便于射孔彈17爆炸產(chǎn)生的高壓氣體進(jìn)入到套管20和油管19之間的環(huán)空區(qū)域。油管19內(nèi)設(shè)有一個(gè)圓筒16，其內(nèi)水平放置射孔彈17。在套管20和油管19外設(shè)置一具有一定剛度的圓柱形減壓筒體18，爆炸腔殼體上方設(shè)置有測(cè)量爆炸壓力傳感器15。金屬板21與射孔彈17之間存有一定間距，并與混凝土板22緊密結(jié)合，兩者固定在圍壓腔殼體4上，在接觸處進(jìn)行密封。圍壓腔內(nèi)巖樣靶體2水平放置巖樣靶體圓筒支架3上，在巖樣靶體2末端將連接筒9侵入巖樣一段距離并且與封堵金屬板10緊密相連，注油加壓泵1與圍壓腔通，并對(duì)圍壓腔注油加壓，測(cè)油壓壓力計(jì)11可以顯示圍壓腔的實(shí)時(shí)壓力。真空泵5與泄壓腔相通，將泄壓腔內(nèi)的壓力降低到一定值，測(cè)量氣體壓力傳感器7置于泄壓腔的右上角，實(shí)時(shí)顯示泄壓腔的壓力變化。在泄壓腔內(nèi)放置一塊正對(duì)于連接筒的混凝土塊6，該混凝土塊與射孔彈17、巖樣靶體2和連接筒9處于同一軸線上。金屬碎屑和破碎的巖石會(huì)以一定的速度進(jìn)入到泄壓腔，并可能沖擊到混凝土塊，以避免泄壓腔殼體8受到?jīng)_擊破壞。利用高速攝影儀24通過泄壓腔透明窗口記錄金屬碎屑和破碎巖石沖擊泄壓腔時(shí)的過程。整個(gè)過程結(jié)束后，利用微型成像探頭24觀察巖樣靶體2孔道內(nèi)破碎巖石的清理程度。
本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)過程有以下幾個(gè)步驟：
(1)將套管20和油管19接入爆炸腔，使爆炸腔與加壓水池相通，加壓水池注入水后，進(jìn)行加壓，壓力值不超過35MPa。
(2)將圍壓腔進(jìn)行注油加壓，一般高于模擬地層壓力的壓力，然后壓力會(huì)逐漸下降，觀察壓力變化處于水平，并接近于地層壓力即可。
(3)利用真空泵5將泄壓腔的壓力設(shè)置預(yù)定值(一般小于加壓水池的壓力20MPa即可)
(4)引爆射孔彈17，利用高速攝影儀24觀察開始進(jìn)入泄壓腔內(nèi)物質(zhì)是否是由流體攜帶的的金屬碎屑和破碎的巖石。
(5)顯示加壓水池、爆炸腔、圍壓腔和泄壓腔的壓力值，直至壓力值穩(wěn)定。
(6)利用微型成像探頭25觀察孔道內(nèi)清理程度，確定壓力差與清理程度之間的關(guān)系。