[發(fā)明專利]一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810753681.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN109060470B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒雨時(shí);周佳維;馬新仿;張士誠(chéng);陳銘;李寧;李四海;張兆鵬;曹桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉會(huì)景;黃健

本發(fā)明提供一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件及其制作方法，其中該預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件，其為利用巖石漿料澆筑后固結(jié)成型的巖石模型和位于該巖石模型內(nèi)的裂縫模型，并具有朝向?qū)嶒?yàn)試件內(nèi)開設(shè)的盲孔，其中：該裂縫模型為相對(duì)設(shè)置的纖維片材和填充層形成的能夠模擬天然裂縫的夾層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，能夠真實(shí)的模擬天然裂縫在地層條件下的狀態(tài)，從而可以滿足研究天然裂縫發(fā)育情況、裂縫填充情況、井眼或射孔孔眼與天然裂縫位置關(guān)系的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水力壓裂室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著常規(guī)油氣資源的日益枯竭，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)越來越受到重視。水力壓裂是有效開發(fā)非常規(guī)油氣資源的關(guān)鍵技術(shù)之一。水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，將壓裂液通過高壓泵組注入地層，由于地層中壓裂液的注入量大于壓裂液濾失量，壓裂液在地層憋起高壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，地層破裂產(chǎn)生水力裂縫。對(duì)于非常規(guī)油氣儲(chǔ)層，水力裂縫在延伸過程中遇到天然裂縫時(shí)，延伸路徑會(huì)發(fā)生改變；同時(shí)，如果裸眼井眼或射孔孔眼鉆遇天然裂縫，天然裂縫會(huì)影響水力裂縫起裂壓力大小和初始裂縫延伸方向。

目前水力壓裂室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)，多使用加工成為標(biāo)準(zhǔn)形狀的目的層露頭巖石作為實(shí)驗(yàn)試件。但是由于天然巖石內(nèi)部裂縫發(fā)育隨機(jī)性強(qiáng)且裂縫發(fā)育情況不可見，難以滿足對(duì)天然裂縫發(fā)育影響水力裂縫起裂和延伸的具體情況進(jìn)行理論研究的要求。因此，采用模擬天然裂縫發(fā)育的預(yù)制裂縫人造巖樣作為實(shí)驗(yàn)試件就成了目前研究的熱點(diǎn)。

中科院武漢巖土力學(xué)研究所研發(fā)了一種具有裂縫的巖石壓裂模擬試樣，主要是利用易溶解鹽類物質(zhì)填充射孔孔眼，在固結(jié)壓裂液注入管后溶解易溶性鹽，得到未填充的射孔眼，將該射孔眼作為預(yù)制的天然裂縫。河南理工大學(xué)能源學(xué)院研發(fā)了一種模擬煤巖體內(nèi)復(fù)雜裂縫的實(shí)驗(yàn)試件，具體是在制作人工巖樣時(shí)加入冰塊，待冰塊溶解形成天然裂縫。

以上兩種制作方法所形成的實(shí)驗(yàn)試件中，所形成的裂縫都是張開的，與地層條件下天然裂縫大多處于閉合或者被填充的情況不符，且裂縫形態(tài)不可控，因此存在很大的局限性，難以準(zhǔn)確研究天然裂縫發(fā)育對(duì)壓裂的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件，該預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件具有更接近地層天然裂縫發(fā)育真實(shí)情況且形態(tài)可控的預(yù)制裂縫。

本發(fā)明還提供一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件的制作方法，能夠使制得的實(shí)驗(yàn)試件具有更接近地層天然裂縫發(fā)育真實(shí)情況的預(yù)制裂縫，且預(yù)制裂縫的形態(tài)具有可控性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件，其為利用巖石漿料澆筑后固結(jié)成型的巖石模型和位于該巖石模型內(nèi)的裂縫模型，并具有朝向?qū)嶒?yàn)試件內(nèi)開設(shè)的盲孔，其中：裂縫模型為相對(duì)設(shè)置的纖維片材和填充層形成的能夠模擬天然裂縫的夾層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所提供的預(yù)制天然裂縫的水力壓裂實(shí)驗(yàn)試件，其具有用于模擬巖石的巖石模型以及位于該巖石模型內(nèi)、用于模擬天然裂縫的裂縫模型，并具有用于模擬井眼或射孔孔眼的盲孔。其中，該裂縫模型具有兩片相對(duì)設(shè)置的纖維片材，以及填充在該兩片纖維片材之間所形成的縫隙里的填充層。該纖維片材之間所形成的縫隙用于模擬天然裂縫，纖維片材用于模擬天然裂縫的兩個(gè)壁面，而填充層則用于模擬天然裂縫內(nèi)的填充物。

這樣，由于模擬天然裂縫中設(shè)有填充層，因而能夠準(zhǔn)確模擬大多數(shù)天然裂縫被填充的實(shí)際情況；而且還可以根據(jù)纖維片材之間的貼合情況模擬天然裂縫閉合的特征。同時(shí)，還可以通過控制裂縫模型的角度和方向，準(zhǔn)確模擬地層中天然裂縫的傾向、傾角和走向。

并且，本發(fā)明所提供的方案，還能夠準(zhǔn)確的控制裂縫形態(tài)，實(shí)現(xiàn)地層中天然裂縫的準(zhǔn)確模擬，從而滿足對(duì)天然裂縫發(fā)育影響水力裂縫起裂和延伸的具體情況進(jìn)行理論研究的要求。