[發明專利]大尺寸火山巖水力裂縫起裂與擴展CT掃描裂縫監測方法

有效

• 申請號: 201210277374.9
• 申請日: 2012-08-06
• 公開（公告）號: CN103573251A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李宗田;蘇建政;孫志宇;林鑫;黃志文;賀甲元;孟祥龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: E21B47/002
• 分類號: E21B47/002
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于油氣田開發中的火山巖氣藏壓裂領域，具體涉及一種大尺寸火山巖水力裂縫起裂與擴展CT掃描裂縫監測方法，該方法既適用用大尺寸巖樣也適用于小尺寸巖樣，但是大尺寸巖樣進行模擬壓力實驗所得的實驗結果更接近于實際，而且大尺寸巖樣所得到的水力裂縫形態也越清晰。

背景技術

目前，在中國石化的一些油氣田中，如東北分公司的松南氣田、西北分公司的塔里木盆地、勝利油田的東營凹陷和惠民凹陷的濟陽坳陷，中國石化在勝利油田的東營凹陷和惠民凹陷、西北分公司的塔里木盆地二疊系、江蘇油田的東臺坳陷等地區都發現了火山巖油氣田。這些油氣田大多屬于低滲油氣藏，需要壓裂改造才能投產，但由于對火山巖壓裂裂縫起裂延伸規律認識程度剛處于起步階段，國內外還沒有形成相應的理論和實驗方法，使得這類油藏開發水平低，不能形成一套行之有效地壓裂設計方法，這些技術也是當前世界上研究的熱點和難點問題。

針對水力壓裂裂縫起裂和延伸的研究，前人也做了大量的理論和實驗的研究，結果表明，井壁應力場的分布、井眼尺寸大小，施工壓力等因素影響裂縫的起裂。但是，前人的起裂模型基本上都是針對均質的砂巖，并且實驗試樣大多采用的是砂巖。

室內的水力壓裂物理實驗模擬是認識壓裂過程中裂縫擴展的重要手段，但對壓裂過程中和壓裂后裂縫的監測方面還有待深入研究。目前在對壓裂裂縫的監測方面，傳統的方法雖然可行，但都具有一定的局限性。最常規的觀測方法是在壓裂后用鋼鋸、鐵釬等工具將試樣劈開，從而觀測裂縫的形狀。這種方法有兩個缺點：一是在劈裂的過程中，原有的裂縫勢必會遭到破壞，或者在原有的裂縫基礎上產生新的裂縫，極大地影響了實驗結果的準確性。二是在多裂縫的觀測方面，常規的壓裂后的觀測方法是沿著主裂縫劈開試樣，其結果是只能對主裂縫面進行觀測，而其他的裂縫發育均遭到破壞，

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種大尺寸火山巖水力裂縫起裂與擴展CT掃描裂縫監測方法，為巖性復雜的火山巖裂縫起裂與擴展提供有效研究方法，通過CT掃描技術形象直觀的反映火山巖室內水力壓裂物理實驗模擬中裂縫起裂與擴展規律，分析主應力差，巖石孔隙、天然裂縫發育程度及壓裂液排量與粘度對火山巖壓裂裂縫擴展的影響，探索與火山巖多裂縫、縫洞型油藏特點相適應的壓裂裂縫起裂延伸機理，為現場水力壓裂設計提供指導，提高單井產量，對火山巖油氣藏勘探開發也具有指導和借鑒作用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種大尺寸火山巖水力裂縫起裂與擴展CT掃描裂縫監測方法，所述方法是在水力壓裂物理模擬壓裂實驗前和實驗后分別對火山巖的巖石樣本進行CT掃描，通過對比實驗前和實驗后所述巖石樣本的變化實現對大尺寸火山巖水力裂縫的監測以及直觀分析水力裂縫的起裂與擴展規律。

所述方法包以下步驟：

(1)對火山巖的巖石樣本進行CT掃描獲得實驗前巖石樣本截面的的CT圖像；

(2)對所述巖石樣本進行水力壓裂物理模擬壓裂實驗，實驗結束后得到壓裂后的巖石樣本；

(3)對所述壓裂后的巖石樣本進行CT掃描獲得實驗后巖石樣本截面的CT圖像；

(4)通過對所述實驗前巖石樣本截面的CT圖像和所述實驗后巖石樣本截面的CT圖像進行對比獲得對比結果；

(5)分析火山巖裂縫擴展機理：利用所述對比結果分析主應力差、巖石孔隙、天然裂縫發育程度、壓裂液排量和粘度對火山巖壓裂裂縫擴展的影響。

所述步驟(1)和步驟(3)中進行CT掃描采用的是同一種CT掃描設備，選取的是同樣的掃描網格密度。所述掃描網格密度是由CT掃描儀的分辨率和實驗巖樣的特性決定的。

所述步驟(1)和步驟(3)中進行CT掃描是對巖石樣本進行自下而上的掃描。

所述步驟(5)中的利用所述對比結果分析主應力差對火山巖壓裂裂縫擴展的影響是這樣實現的：

在所述步驟(2)中進行水力壓裂物理模擬壓裂實驗時，改變作用在所述巖石樣本上的水平應力差，則能夠利用步驟(4)得到的所述對比結果分析主應力差對火山巖壓裂裂縫擴展的影響。

所述步驟(5)中的利用所述對比結果分析巖石孔隙、天然裂縫發育程度對火山巖壓裂裂縫擴展的影響是這樣實現的：

在所述步驟(2)中進行水力壓裂物理模擬壓裂實驗時，采用不同巖相的巖石樣本，則能夠利用步驟(4)得到的所述對比結果分析巖石孔隙、天然裂縫發育程度對火山巖壓裂裂縫擴展的影響。

所述步驟(5)中的利用所述對比結果分析壓裂液排量和粘度對火山巖壓裂裂縫擴展的影響是這樣實現的：