[發明專利]一種用于測試頁巖特性的試驗裝置、方法和系統

在審

• 申請號: 201811331187.8
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109342184A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 付利;楊恒林;申瑞臣;田中蘭;屈平;張瑋;劉繼亮;吳萌;孫清華;劉奕杉;郭凱杰;鄭李;廖明豪
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司;中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/24;G01N3/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;孫乳筍

本發明提供了一種用于測試頁巖特性的試驗裝置、方法和系統，該方法包括：對U型試驗夾具巖心槽中的試驗樣品施加預設的法向應力，并對平板試驗夾具施加水平應力，使平板試驗夾具具有預設的加載速度，對所述試驗樣品進行剪切摩擦操作；根據所述剪切摩擦操作的樣品巖屑，確定試驗樣品的組成成分；根據所述的試驗樣品的組成成分、預設的法向應力以及預設的加載速度確定頁巖特性。本發明提供的一種用于測試頁巖特性的試驗裝置、方法和系統，能夠真實的反映頁巖的力學特性，而且通過改變應力大小，更為高效便捷地實現了不同應力狀態下的頁巖特性測試分析。

技術領域

本發明涉及頁巖油氣存儲中巖石特性技術領域，特別涉及一種用于測試頁巖特性的試驗裝置、方法和系統。

背景技術

頁巖油氣是一種潛力巨大的非常規資源，已經在北美地區和我國得到成功開發，成為全球油氣勘探的一個新領域。水平井體積改造已經成為頁巖油氣開發的主體模式，這種模式需要對頁巖巖石力學特性進行深入的分析研究。針對水平井體積改造，頁巖可壓性是評價頁巖油氣儲層能否被有效壓裂的關鍵參數。

針對頁巖油氣儲層的穩態-非穩態特性，雖然國外有學者對壓裂現場作業時的微地震信號監測，對高脆性頁巖的裂紋非穩態擴展進行定性評價，而地震行業學者開展室內實驗，利用速度-狀態本構方程對斷層泥的穩態-非穩態特性進行定量評價，但是針對頁巖油氣儲層的穩態-非穩態特性研究，國內外暫未有開展全面的試驗研究與分析。由于不同頁巖儲層的礦物組分變化大，人工合成類似斷層泥的巖樣比較麻煩，而且有失礦物組分真實性，同時，國內外并未開展不同應力、圍壓情況下頁巖穩態-非穩態特性評價分析，因此為了更全面對頁巖脆性進行評價，以助于更好的選擇壓裂工程甜點，提升壓裂作業效果，實現頁巖油氣單井產量的提高，迫切需要一種適于頁巖特性的試驗測試與分析方法。

發明內容

為了更全面對頁巖脆性進行評價，以助于更好的選擇壓裂工程甜點，提升壓裂作業效果，實現頁巖油氣單井產量的提高，本發明提供了一種用于測試頁巖特性的試驗裝置、方法和系統。

第一方面，本發明提供一種用于測試頁巖特性的試驗裝置，所述的試驗裝置包括：

U型試驗夾具和平板試驗夾具；

所述的U型試驗夾具的兩相對側壁分別具有巖心槽，所述平板試驗夾具具有巖心槽，所述巖心槽設置于U型試驗夾具的U型槽中。

第二方面，本發明提供一種測試頁巖特性的方法，所述的方法利用前述的裝置進行剪切摩擦測試確定頁巖特性，所述的方法包括：

對所述U型試驗夾具巖心槽中的試驗樣品施加預設的法向應力，并對所述平板試驗夾具施加水平應力，使平板試驗夾具具有預設的加載速度，對所述試驗樣品進行剪切摩擦操作；

根據所述剪切摩擦操作的樣品巖屑，確定試驗樣品的組成成分；

根據所述的試驗樣品的組成成分、預設的法向應力以及預設的加載速度確定頁巖特性。

第三方面，本發明提供一種測試頁巖特性的系統，所述的系統包括：用于測試頁巖特性的試驗裝置和頁巖特性確定裝置；其中，所述的試驗裝置包括：

U型試驗夾具和平板試驗夾具；

所述的U型試驗夾具的兩相對側壁分別具有巖心槽，所述平板試驗夾具具有巖心槽，所述巖心槽設置于U型試驗夾具的U型槽中；

通過所述試驗裝置對所述U型試驗夾具巖心槽中的試驗樣品施加預設的法向應力，并對所述平板試驗夾具施加水平應力，使平板試驗夾具具有預設的加載速度，對所述試驗樣品進行剪切摩擦操作；

所述的頁巖特性確定裝置包括：

組成成分確定模塊，用于根據所述剪切摩擦操作的樣品巖屑，確定試驗樣品的組成成分；