本發(fā)明涉及提高油氣采收率進行動態(tài)負壓射孔裝置，特別是一種驗證動態(tài)負壓射孔孔道清理程度的實驗裝置。

背景技術：

動態(tài)負壓射孔技術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。其特點在射孔槍鄰近裝有一個泄壓腔，在射孔槍引爆時，同時引爆泄壓腔實現通孔。泄壓腔通孔后引起的負壓使射孔孔道內的金屬射流碎屑和破碎巖石隨壓力波動引起的涌流進入到套管內，減小射孔孔道內壓實帶的厚度，減小由于射孔作業(yè)對地層滲透率的降低。但是利用壓力傳感器測到的井底的壓力峰值和負壓值并不是真實的產生負壓差的兩個數值?，F有的單發(fā)射孔實驗裝置都是在射孔彈引爆后，產生強烈的沖擊波會使流體與套管和油管發(fā)生壁面反射，使測量爆炸壓力傳感器測得壓力峰值是真實液體壓力的2～8倍，不能真實反映出射孔孔道清理程度的真實動態(tài)負壓差數值，同時不能判斷攜帶金屬碎屑和破碎巖石的介質是氣體還是液體?，F有的單發(fā)射孔實驗裝置不能反映出爆炸腔引起的空腔效應以及套管與油管間隙對爆炸壓力的影響。

由此可知，利用單發(fā)射孔實驗裝置進行試驗時，僅僅得到的是金屬射流侵徹巖樣靶體的侵徹深度。由于實驗數據的增加，現有的經驗公式已經能夠預測金屬射流侵徹靶體的深度?，F有的實驗裝置不能設置負壓值，形成負壓差使金屬碎屑和破碎的巖石從射孔孔道內移除。更無法準確確定靶體射孔孔道內在不同清理程度情況下所需要真實的壓力差，不能科學真實的為動態(tài)負壓射孔作業(yè)方設計提供設計依據。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是：克服現有技術的不足，提供了一種驗證動態(tài)負壓射孔孔道清理程度的實驗裝置，該裝置將泄壓腔與巖樣靶體通過連通管相連，設置一定的負壓值，將射孔孔道內的金屬碎屑和破碎巖石通過連通管進入到泄壓腔，解決現有裝置無法直接準確預測射孔孔道內不同清理程度的負壓差問題。

本發(fā)明采用的技術方案是：一種驗證動態(tài)負壓射孔孔道清理程度的實驗裝置，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、封堵金屬板和測油壓壓力計，圍壓腔用于對巖樣靶體施加圍壓，模擬巖樣處于原位的應力狀態(tài)；泄壓腔包括真空泵、混凝土塊體、測量氣體壓力傳感器和泄壓腔殼體，泄壓腔用于設置一定的負壓值，模擬由泄壓槍引起的負壓值；加壓水池包括加壓泵、測量準靜態(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水靜夜柱形成的壓力；爆炸腔包括測量爆炸壓力傳感器、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，模擬套管內的爆炸壓力，加壓泵對連接加壓水池進行加壓，測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，油管設置通孔，射孔彈置于油管內，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入油管與套管的間隙，測量爆炸壓力傳感器置于爆炸腔，可以測量爆炸腔內的壓力，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側油壓壓力計測量巖樣靶體圍壓，圍壓腔與泄壓腔由圓形鏈接筒相連，并有封堵金屬板進行封堵，圓形連接筒與巖樣靶體接觸處進行密封處理，真空泵與泄壓腔相連，并在泄壓腔上部置有測量氣體壓力傳感器，在泄壓腔內部設置有混凝土塊，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的過程，整個過程結束后，利用微型成像探頭觀察巖樣靶體孔道內破碎巖石的清理程度。

該實驗裝置的實驗過程包括以下幾個步驟：

(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，進行加壓，壓力值不超過35MPa；

(2)將圍壓腔進行注油加壓，一般高于模擬地層壓力的壓力，然后壓力會逐漸下降，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置預定值；

(4)引爆射孔彈，利用高速攝影儀觀察開始進入泄壓腔內物質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清理程度，確定壓力差與清理程度之間的關系。

本發(fā)明實驗裝置與現有實驗裝置相比具有的優(yōu)勢在于：

本發(fā)明實現了準確確定動態(tài)負壓射孔的負壓差，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處于泄壓腔底端不能反映形成負壓差的問題，保證了巖石射孔孔道清理干凈的可靠性；可以實現研究石油套管與油管間隙對爆炸壓力峰值的影響以及對射孔孔道的清理程度的影響；負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泄壓腔的過程，同時可以觀察到引起涌流的介質是氣體還是液體，可進一步為射孔孔道內的流動機理提供科學依據。

附圖說明

圖1為本發(fā)明驗證動態(tài)負壓射孔孔道清理程度的實驗裝置示意圖；

圖中：Ⅰ為圍壓腔，Ⅱ為泄壓腔，Ⅲ為加壓水池，Ⅳ為爆炸腔，1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為測油壓壓力計，12為加壓泵，13為測量準靜態(tài)液體壓力傳感器，14為加壓水池容器，15為測量爆炸壓力傳感器，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。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式進一步說明本發(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四個部分組成。圍壓腔殼體4內形成圍壓腔，泄壓腔殼體8內形成泄壓腔，爆炸腔殼體23內形成爆炸腔，加壓水池容器14內形成加壓水池。加壓水池的水位線不能超過加壓泵12向其加壓的入口處，測量準靜態(tài)液體壓力傳感器13測量加壓水池的壓力，套管20和油管19與加壓水池相通，油管19內不含有水，油管19和套管20伸入到爆炸腔內，在油管19與射孔彈17相近處設置通孔便于射孔彈17爆炸產生的高壓氣體進入到套管20和油管19之間的環(huán)空區(qū)域。油管19內設有一個圓筒16，其內水平放置射孔彈17。在套管20和油管19外設置一具有一定剛度的圓柱形減壓筒體18，爆炸腔殼體上方設置有測量爆炸壓力傳感器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緊密結合，兩者固定在圍壓腔殼體4上，在接觸處進行密封。圍壓腔內巖樣靶體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，并對圍壓腔注油加壓，測油壓壓力計11可以顯示圍壓腔的實時壓力。真空泵5與泄壓腔相通，將泄壓腔內的壓力降低到一定值，測量氣體壓力傳感器7置于泄壓腔的右上角，實時顯示泄壓腔的壓力變化。在泄壓腔內放置一塊正對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以一定的速度進入到泄壓腔，并可能沖擊到混凝土塊，以避免泄壓腔殼體8受到沖擊破壞。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的過程。整個過程結束后，利用微型成像探頭24觀察巖樣靶體2孔道內破碎巖石的清理程度。

本發(fā)明實驗裝置的實驗過程有以下幾個步驟：

(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，進行加壓，壓力值不超過35MPa。

(2)將圍壓腔進行注油加壓，一般高于模擬地層壓力的壓力，然后壓力會逐漸下降，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將泄壓腔的壓力設置預定值(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觀察開始進入泄壓腔內物質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觀察孔道內清理程度，確定壓力差與清理程度之間的關系。