[發明專利]預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710534522.3
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107503724B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 侯冰;常智;金衍;陳勉;郭小鋒;高杰;盧運虎;林伯韜;周舟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00;G09B25/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 孫海波

本發明涉及一種預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，由底板、側板Ⅰ、側板Ⅱ、井筒側板和裝縫側板組裝而成，井筒側板的中心部位開設井筒限位孔，井筒限位孔內安裝橡膠圈和井筒，裝縫側板的中心部位開設圓盤限位孔，圓盤限位孔內安裝裝縫組件。還涉及相應的實驗方法，包括以下步驟：在井筒側板上的井筒限位孔內安裝井筒；在裝縫側板上的圓盤限位孔內安裝裝縫組件，在裝縫插板上的限位槽和間隔槽內插入卡簧片并固定；將裝縫插板依次插入傾角器的插縫Ⅱ和楔形插縫的插縫Ⅰ中；旋轉裝縫圓盤使裝縫插板與側板Ⅰ或側板Ⅱ形成一定角度，旋轉傾角器使裝縫插板與底板形成一定角度。本發明能夠準確的在巖心內部預置天然裂縫和層理。

技術領域

本發明屬于油氣田開發技術領域，具體涉及一種預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法，該有介質的天然裂縫預置在巖心內部。

背景技術

隨著石油勘探開發技術的發展，鉆遇的儲層多樣性也在增加，其中不乏低孔隙度低滲透率的碳酸鹽巖和頁巖儲層以及以吸附氣為主的煤巖層等。這些儲層具有一些共同的特征：產生工業油氣流需要對儲層進行水力壓裂改造；儲層層理和裂縫發育，這些天然裂縫和層理對壓裂時裂縫的走向和形態有很顯著的影響；利用壓裂釋放吸附在巖石上的大量吸附氣，尤其是頁巖和煤巖。

在進行室內物理模擬實驗時，為了研究天然裂縫和發育的層理對人工裂縫的影響，需要在制作物理試件時在巖石內部預置天然裂縫或者在試件澆筑完成并凝固后切割試件以模擬具有一定交角和傾角的裂縫。但是在澆筑過程中預置有介質的裂縫（比如放置A4紙）會不同程度的導致裂縫變形，無法準確的滿足實驗要求的狀態，最終影響實驗結果；如果是在試件完成后再進行切割可以準確設定天然裂縫和人工裂縫的交角和傾角，但是卻無法模擬天然裂縫所處的封閉環境，也無法模擬人工裂縫和天然裂縫相交后的延伸。因此，急需開發一種用于預置巖心內部有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法，以解決現有技術存在的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，由底板、側板Ⅰ、側板Ⅱ、井筒側板和裝縫側板組裝成巖心澆筑槽；所述側板Ⅰ和所述側板Ⅱ對稱設置在所述底板上，所述井筒側板和所述裝縫側板對稱設置在所述底板上；所述井筒側板的中心部位開設井筒限位孔，所述井筒限位孔內安裝橡膠圈和井筒；所述裝縫側板的中心部位開設圓盤限位孔，所述圓盤限位孔內安裝裝縫組件，所述圓盤限位孔的圓周上對稱設置兩個凸起；所述裝縫組件包括裝縫圓盤、傾角器、堵縫楔、裝縫插板、卡簧片，所述裝縫插板上設置限位槽和間隔槽。

優選的是，所述裝縫圓盤的圓周上設置卡槽。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的圓周上對稱設置兩個凹槽，兩個凹槽分別與兩個凸起相配合。凹槽與凸起配合后，使得凸起進入裝縫圓盤圓周的卡槽內，進而實現裝縫圓盤在裝縫側板上沿周向旋轉。裝縫圓盤的直徑略小于裝縫側板的長度，能保證正常安裝即可。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的中心部位設置圓環，通過旋轉圓環帶動裝縫圓盤旋轉，旋轉角度為0-360o。旋轉圓環，進而帶動裝縫圓盤旋轉，旋轉到需要的角度后，可將圓環取下來，避免旋轉傾角器時，圓環與裝縫插板發生碰撞，影響旋轉角度。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤上至少設置一個楔形插縫。

在上述任一方案中優選的是，所述圓環的兩側對稱設置兩個楔形插縫。根據裝縫圓盤的直徑以及楔形插縫到裝縫圓盤中心的距離來設計楔形插縫的長度和寬度，盡可能使楔形插縫的長度和寬度最大化，以滿足各種人工預置天然裂縫的適應性，與此同時還要滿足組件安裝的要求。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩端分別設置凸耳Ⅰ，所述凸耳Ⅰ上設置圓孔。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α，90o≤α＜180o。