[發明專利]一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法

在審

• 申請號: 201810203410.4
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN110388201A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳遲;賴杰;郭建春;黃楚淏;黎俊峰;段華
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/26;G06Q50/02
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

1.一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、采集油氣儲層段的井下巖心或者同層位露頭巖石，利用切割機和端面磨平機制作多塊尺寸相同的原始方形巖板；

S2、采用雕刻刀在原始方形巖板中部沿巖板長度方向預制劃痕，制得預制劃痕的方形巖板；采用天平稱量預制劃痕的方形巖板質量W₀；

S3、將步驟S2中預制劃痕的方形巖板放入巖板劈裂裝置中，并確保巖板劈裂裝置的上刀頭和下刀頭對準預制劃痕；將巖板劈裂裝置放于壓力試驗機下平板，調整壓力試驗機上平板位置，使之與巖板劈裂裝置的上刀頭安裝板平整接觸；啟動壓力試驗機緩慢加壓直至預制劃痕的方形巖板破裂為一對具有粗糙表面形態的劈裂后巖樣；用天平稱量劈裂后巖樣質量W₁；

S4、采用三維激光掃描儀獲取劈裂后巖樣表面粗糙形貌數據，并計算劈裂后巖樣表面粗糙形貌的分形維數D，得到劈裂后巖樣表面粗糙度系數JRC；

S5、根據步驟S4所獲取的多塊劈裂后巖樣表面粗糙度系數JRC，選取一對最能代表該儲層水力壓裂裂縫表面形貌的劈裂后巖樣；

S6、利用線切割機或巖心端面磨圓機將步驟S5中所選出的劈裂后巖樣兩端打磨為半圓弧，獲得符合API導流室形狀標準的巖樣；

S7、利用三維激光掃描儀獲取步驟S6中符合API導流室形狀標準的巖樣的上下兩個表面粗糙形貌數據；

S8、將步驟S7中獲取的符合API導流室形狀標準的巖樣的上表面粗糙形貌數據導入3D打印機中，制作1#制樣模具；將步驟S7中獲取的符合API導流室形狀標準的巖樣的下表面粗糙形貌數據導入3D打印機中，制作2#制樣模具；

S9、對油氣儲層段的井下巖心或者同層位露頭巖石進行全巖礦物分析確定巖石礦物組分，開展鑄體薄片觀察和粒度分析，確定巖心粒度組成；

S10、利用步驟S9得到的礦物組分、鑄體薄片觀察和粒度分析結果，篩選并按配比稱取制作人造巖樣的所需礦物，再將膠結劑與上述礦物充分混合均勻，得到制作人造巖樣的原料混合物；

S11、組裝人造巖樣制樣裝置的下壓制蓋板與側擋板，填裝步驟S8中所述的1#制樣模具，倒入步驟S10所得到的制作人造巖樣的原料混合物，裝入上壓制蓋板與活塞，將制樣裝置送入壓力試驗機中，壓制形成含巖樣下表面粗糙形貌的人造巖樣；

S12、利用步驟S8中所述的2#制樣模具，采用步驟S11所述方法，即得到含巖樣上表面粗糙形貌的人造巖樣；含巖樣下表面粗糙形貌的人造巖樣和含巖樣上表面粗糙形貌的人造巖樣即為模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣。

2.根據權利要求1所述的一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法，其特征在于，步驟S1中，所述原始方形巖板的尺寸為長176mm、寬36mm、高50mm。

3.根據權利要求1所述的一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法，其特征在于，步驟S2中，劃痕應平直，劃痕上沿任意兩點距巖板上表面的高度差小于1mm，劃痕深度與寬度均小于1mm。

4.根據權利要求1所述的一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法，其特征在于，步驟S3中，巖板劈裂時壓力試驗機壓力加載速率為5kN/min。

5.根據權利要求1所述的一種模擬水力壓裂裂縫真實形態的人造巖樣制作方法，其特征在于，步驟S3中，還需要計算預制劃痕的方形巖板與劈裂后巖樣質量差(W₀-W₁)，其計算結果應小于3g，否則重新制樣；一個油氣儲層段至少制作5對劈裂巖樣。