[發(fā)明專利]研究水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理的試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011231645.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN112343589B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉平;張旗;孫偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B43/26
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡甜甜

本發(fā)明公開了一種研究水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理的試驗(yàn)方法。本研究方法以頁(yè)巖為試驗(yàn)研究對(duì)象，通過在頁(yè)巖試樣中安裝小尺寸射孔，構(gòu)造水力壓裂尖端微裂縫，借助CT實(shí)時(shí)掃描技術(shù)，獲得水力壓裂在不同圍壓條件下微裂縫網(wǎng)絡(luò)隨著時(shí)間變化的生長(zhǎng)模式，研究微裂縫之間相互作用機(jī)理以及縫間距、施工排量、壓裂液黏度等對(duì)縫網(wǎng)微裂縫之間作用的影響。該研究方法對(duì)分析影響水力壓裂微裂縫延伸、貫通的關(guān)鍵因素，揭示復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理以及實(shí)際生產(chǎn)壓裂參數(shù)設(shè)計(jì)具有重要的理論價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種研究水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有低孔低滲特征，通常無自然產(chǎn)能，需要進(jìn)行大規(guī)模區(qū)塊整體壓裂才可高效利用開發(fā)。不同頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微裂縫發(fā)育程度、脆性礦物及粘土含量不同，使其可壓性有較大的差異。頁(yè)巖氣壓裂采用低粘度減阻水，增大濾失，溝通盡可能多的天然裂縫，使儲(chǔ)層里形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。裂縫越復(fù)雜，儲(chǔ)層改造體積(SRV)越大，壓裂后井的產(chǎn)能越高。因此，優(yōu)選合適的工藝，增加裂縫的復(fù)雜程度，對(duì)于頁(yè)巖氣的高效動(dòng)用開發(fā)具有重要的意義。

在特定環(huán)境下，可以形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)。復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)可以包括誘發(fā)的水力壓裂裂縫和天然裂縫，它們可以沿著多個(gè)方位角在多個(gè)平面和方向，以及多個(gè)區(qū)域中交叉或者不交叉。壓裂過程中通過分段壓裂、重復(fù)壓裂等技術(shù)措施，擾動(dòng)原始應(yīng)力場(chǎng)，從而使裂縫的起裂與擴(kuò)展不再簡(jiǎn)單的僅有張性破壞，還存在剪切、滑移、錯(cuò)斷等復(fù)雜的力學(xué)行為，進(jìn)而形成徑向擴(kuò)張、周緣引張和剪切裂縫等多類、多級(jí)裂縫體現(xiàn)。如圖2所示。

水力壓裂技術(shù)是將壓裂液以一定的速率和壓力注入地下儲(chǔ)層，在目的層產(chǎn)生裂縫或裂隙，形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)。在非常規(guī)油氣儲(chǔ)層中水力壓裂通常需形成具有一定范圍的復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)裂縫，才能獲得理想產(chǎn)能，而復(fù)雜縫網(wǎng)的最終形態(tài)取決于縫網(wǎng)之間微裂縫的相互作用。目前對(duì)該相互作用機(jī)理的研究相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種研究水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理的試驗(yàn)方法，CT實(shí)時(shí)掃描，觀察不同射孔間距及不同壓裂順序組合條件下，多孔水力壓裂試驗(yàn)來研究復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理，及其破裂壓力、裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響。當(dāng)前的水力壓裂監(jiān)控方法和系統(tǒng)可以繪制出裂縫發(fā)生的位置和裂縫的范圍。本發(fā)明從水力壓裂裂縫起裂、擴(kuò)展本質(zhì)出發(fā)，采用CT實(shí)時(shí)掃描技術(shù)，研究射孔附近的復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理及其破裂壓力及裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的研究水力壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理的試驗(yàn)方法，該方法包括以下步驟：

1)選擇頁(yè)巖巖樣；

2)鉆孔，設(shè)置不同射孔間距；

3)在不同射孔間距及不同壓裂順序組合條件下注水壓裂；要求高水壓，低流量注入孔內(nèi)；生成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)隨著時(shí)間變化水力壓裂裂縫的生長(zhǎng)模式，所述生成包括：使水力壓裂裂縫從井眼延伸并進(jìn)入地下地層的裂縫網(wǎng)絡(luò)中，以形成包括天然裂縫和水力壓裂裂縫的水力壓裂網(wǎng)絡(luò)；在所述延伸之后確定水力壓裂裂縫的水力壓裂參數(shù)；

4)在注水的同時(shí)，CT實(shí)時(shí)掃描記錄巖樣內(nèi)部裂縫的變化：

CT實(shí)時(shí)掃描，在注水壓裂過程中，全面追蹤裂縫擴(kuò)展跡線，記錄巖樣內(nèi)部微裂縫的變化，研究不同壓裂順序及不同射孔間距布置的組合條件下的過程；所述過程包括合并、積聚、貫通、匯集及起裂；

5)結(jié)合壓后裂縫形態(tài)，分析縫間距、施工排量，壓裂液黏度對(duì)裂縫形態(tài)擴(kuò)展行為的影響；

6)根據(jù)CT實(shí)時(shí)影像，描述復(fù)雜縫網(wǎng)微裂縫相互作用的機(jī)理。

作為優(yōu)選方案，還包括7)如果所述水力壓裂裂縫遇到其他的裂縫，則確定在所遇到的其他裂縫處的交叉特性，闡述縫網(wǎng)微裂縫相互作用機(jī)理。