[發明專利]一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法

有效

• 申請號: 201810306768.X
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108590601B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 朱海燕;唐煊赫;王衡;劉清友;陶雷
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20;E21B43/26;E21B49/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：對儲層巖石進行力學性質及物性參數的測試，得出所述巖石的粒度組成分布曲線、孔隙度、滲透率、應力-應變曲線和彈性參數；

S2：制備出與所述儲層巖石性質最吻合的人工巖樣；

S3：制備多個S2中所得的人工巖樣，并將多個人工巖樣分成若干組，每組包含兩個人工巖樣，在所述人工巖樣的截面中心鉆一井眼，下入模擬套管，用于模擬開采場景；

S4：對S3中所得的人工巖樣進行地層條件和污染帶的模擬試驗；

S5：對S4中所得的人工巖樣進行注水擴容膨脹室內模擬試驗，得出擴容的最佳注水參數；

S6：分析所述注水擴容膨脹室內模擬試驗的結果并建立擴容方程；

S7：對所述注水擴容膨脹室內模擬試驗后形成的破裂面進行微觀形態觀察試驗和分析；

S8：根據所述巖石膨脹擴容方程及破裂面微觀形態觀察試驗分析結果，建立一套數學模型，并作為建立數值模型的理論指導。

2.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述S2

包括以下步驟：

S21：根據S1中得出的所述巖石的粒度組成分布曲線，制備多組各種粒度石英砂不同占比的人工巖樣；

S22：測試得出S21中所述各組人工巖樣的孔隙度、滲透率、應力-應變曲線和彈性參數，并分別與S1中所測儲層巖石的力學物性參數做比較；

S23：分析得到一組與儲層巖石性質最吻合的石英砂顆粒粒徑占比情況的人工巖樣。

3.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，在S4中，

所述地層條件模擬包括模擬目的層巖石的孔隙壓力和地層溫度，具體操作如下：

分別從各組的人工巖樣的頂部截面注入清水，直至注入壓力達到目的層孔隙壓力，并一直保持孔隙壓力至試驗結束；

同時，給各組的人工巖樣設置地層溫度。

4.如權利要求3所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，在

S4中，所述污染帶模擬試驗的具體操作如下：

在承受所述孔隙壓力的各組人工巖樣的模擬井眼中，注入粉砂混合物流體，所述粉砂混合物流體采用放射性同位素示蹤劑標記；

同時，測量各組人工巖樣的滲透率，提前設置兩個不同的滲透率，并持續注入所述流體，直至各組兩個人工巖樣分別達到預設的滲透率，以此來模擬各組兩個人工巖樣的不同程度的污染情況。

5.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述S5

的具體步驟包括：

S51：向S4中所得的人工巖樣的模擬井眼進行注水試驗，所述注水試驗分別在不同的注水參數下進行，所述注水參數包括注水壓力、注水流量和注水頻率；

S52：根據人工巖樣的應力應變和滲透率，分析出最佳注水壓力、最佳注水流量和最佳注采時間比。

6.如權利要求5所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述注水

頻率參數下的注水擴容膨脹試驗分別在所述最佳注水壓力和最佳注水流量的條件下進行。

7.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述S6

具體包括：確定所述注水參數與人工巖樣的應力-應變、滲透率之間的匹配關系，建立巖石膨脹擴容條件下的方程，為數學模型的建立提供基礎理論指導。

8.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述S7

具體包括：利用斷層掃描技術觀察三類擴容試驗后巖樣內部結構和不同污染程度巖樣試驗后的擴容區大小，得到包括但不限于微裂縫形態和位置的可視化觀察結果，并對試驗結果加以比較分析。

9.如權利要求1所述的一種注水擴容膨脹施工參數優選的實驗方法，其特征在于，所述S8

具體包括：

S81：通過有限元軟件建立注水參數與巖樣應變、孔隙度、滲透率的數學模型；

S82：通過所述數學模型求出最佳擴容參數；

S83：通過所述最佳擴容參數對數值模型進行設置和計算；

S84：通過將溫度-滲流-應力耦合的水力擴容數值模型的計算結果與擴容解堵室內試驗結果進行比較，對數值模型進行修正，直至該模型能夠與擴容室內試驗結果互相驗證；

S85：最后在數值模型的應用中以孔隙度、滲透率、裂縫密度增大為目的，對注水擴容膨脹參數進行優選，最終確定最佳的施工方案。