[發(fā)明專利]一種多巖性壓裂裂縫試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110270123.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN113218770B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小剛;巫曉兵;李昆成;賈旭;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N15/08;G01N1/28
• 代理公司: 北京中索知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發(fā)明公開了一種多巖性壓裂裂縫試驗(yàn)方法，包括以下步驟：(1)巖石基質(zhì)制作：根據(jù)不同巖石力學(xué)參數(shù)，調(diào)配水泥、石英砂和水的質(zhì)量比例，分別制作用于模擬頁(yè)巖、煤巖及灰?guī)r的長(zhǎng)方體薄板；(2)裂縫系統(tǒng)模擬：在巖石薄板制作過程中，通過預(yù)置紙片模擬煤巖、頁(yè)巖層理及煤巖割理；(3)試樣組合；(4)試樣鉆孔：根據(jù)水平井與直井井型特征，在試樣表面沿平行或垂直于層理的方向鉆取長(zhǎng)度為16cm、直徑為14mm的沉孔，粘固模擬井筒，下部預(yù)留2cm裸眼段；(5)選擇支撐劑的種類；(6)執(zhí)行加沙過程；(7)對(duì)支撐劑的導(dǎo)流能力進(jìn)行評(píng)估。因此，本發(fā)明為一種能夠定量、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水平井分段壓裂裂縫真實(shí)擴(kuò)展軌跡的模擬方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣藏開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種多巖性壓裂裂縫試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

壓裂物理模擬是一種可靠且有效地分析壓裂縫幾何形態(tài)與延伸擴(kuò)展過程的重要實(shí)驗(yàn)室手段，但目前尚無針對(duì)多煤層區(qū)煤系復(fù)合儲(chǔ)層的壓裂物理模擬方法。

且現(xiàn)有開采過程中，煤系復(fù)合儲(chǔ)層普遍具有低孔低滲的特點(diǎn)，與常規(guī)單一巖性儲(chǔ)層相比，煤系復(fù)合儲(chǔ)層具備鮮明的地質(zhì)特點(diǎn)，巖性組合樣式多樣且復(fù)雜，尤其是不同類型儲(chǔ)層巖石力學(xué)性質(zhì)與層間界面性質(zhì)顯著差異，影響壓裂縫延伸能力與擴(kuò)展方式，進(jìn)而決定著煤系氣采氣速率和最終采收率。因此，查明煤系復(fù)合儲(chǔ)層合壓裂縫擴(kuò)展規(guī)律是最大限度釋放煤系氣產(chǎn)能的關(guān)鍵，對(duì)煤系氣規(guī)模性開發(fā)具有重要意義。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510977233.1的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)公開了一種煤巖定向井加砂壓裂的物理模擬方法，該方法并不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水力壓裂下煤巖內(nèi)部的變化。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410785259.1的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)公開了一種頁(yè)巖中裂縫擴(kuò)展的物理模擬系統(tǒng)及方法，該方法只是單一的利用聲發(fā)射監(jiān)測(cè)頁(yè)巖中裂縫的擴(kuò)展。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310219803.1的中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)公開了一種利用井口檢波器進(jìn)行水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)的方法，該方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部模擬的現(xiàn)場(chǎng)微地震監(jiān)測(cè)，模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在一定的偏差，沒有將實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)建立聯(lián)系。

綜上所述，目前存在頁(yè)巖、煤巖、砂巖等多種巖性共存井，多氣共采系統(tǒng)中存在多巖性壓裂裂縫擴(kuò)展的情況，因此需要建立一個(gè)多巖性壓裂裂縫系統(tǒng)，解決煤系復(fù)合儲(chǔ)層深埋地下，致使壓裂縫幾何形態(tài)與延伸擴(kuò)展無法直接觀測(cè)的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種多巖性壓裂裂縫試驗(yàn)方法，具體是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

一種多巖性壓裂裂縫試驗(yàn)方法，包括以下步驟：(1)巖石基質(zhì)制作：根據(jù)不同巖石力學(xué)參數(shù)，調(diào)配水泥、石英砂和水的質(zhì)量比例，分別制作用于模擬頁(yè)巖、煤巖及灰?guī)r的長(zhǎng)方體薄板；(2)裂縫系統(tǒng)模擬：在巖石薄板制作過程中，通過預(yù)置紙片模擬煤巖、頁(yè)巖層理及煤巖割理；(3)試樣組合：將制備完成的頁(yè)巖、煤巖及灰?guī)r薄板疊放于300mm×300mm的鋼制模具中；(4)試樣鉆孔：根據(jù)水平井與直井井型特征，在試樣表面沿平行或垂直于層理的方向鉆取長(zhǎng)度為16cm、直徑為14mm的沉孔，粘固模擬井筒，下部預(yù)留2cm裸眼段；(5)根據(jù)以下公式計(jì)算支撐劑的沉降速度，并選擇支撐劑的種類：

式中：V_t為沉降速度(單位cm/s)；d_p為支撐劑粒徑(單位cm)；ρ_p為支撐劑體積密度(單位g/cm³)；ρ_f為流體密度(單位g/m³)；g為重力比例系數(shù)(單位N/kg)；μ_f為流體黏度(單位mPa·s)。

(6)執(zhí)行加沙過程，當(dāng)加砂難度較大時(shí)，通過延長(zhǎng)停泵時(shí)間(6～12h)，重新起泵進(jìn)行壓裂。由于縫內(nèi)支撐劑和液體的重新開始流動(dòng)，阻力大，從而提高了縫內(nèi)的凈壓力，迫使裂縫轉(zhuǎn)向或開啟更多的微裂縫。

(7)對(duì)支撐劑的導(dǎo)流能力進(jìn)行評(píng)估，以選擇相應(yīng)的濃度，且支撐裂縫的滲透率和導(dǎo)流能力通過以下公式獲得：