[發(fā)明專利]一種研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的平臺(tái)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110703098.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113216922B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯繼周;尹俊;張豐收;趙巒嘯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26;E21B49/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明涉及一種研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的平臺(tái)及方法，通過注射部件持續(xù)向樣品中注入含有熒光顆粒的液體，通過激光發(fā)射部件持續(xù)向樣品施加激光，同時(shí)在水力裂縫與層理弱面相互作用的過程中，控制拍攝部件對(duì)樣品的預(yù)設(shè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，得到多張散射圖像，再對(duì)多張散射圖像進(jìn)行處理，即可確定水力裂縫與層理弱面的作用機(jī)理，進(jìn)而能夠完整記錄水力裂縫與層理弱面作用的全過程，準(zhǔn)確確定水力裂縫與層理弱面的作用機(jī)理。同時(shí)，利用該平臺(tái)，在已知作用機(jī)理的情形下進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，即可獲得水力裂縫的擴(kuò)展規(guī)律判定準(zhǔn)則，進(jìn)而本發(fā)明提供的平臺(tái)及方法能夠明確水力裂縫與層理弱面作用機(jī)理及擴(kuò)展規(guī)律判定準(zhǔn)則，揭示物理機(jī)理和規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水力裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于動(dòng)態(tài)光散射法研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及方法。

背景技術(shù)

中國(guó)作為能源消耗大國(guó)，油氣對(duì)外依存度已超過70％，常規(guī)油氣資源完全無法滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)能源持續(xù)增長(zhǎng)的需求。因此，開發(fā)儲(chǔ)藏量豐富的頁巖氣資源將對(duì)我國(guó)能源安全供給及可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。中國(guó)頁巖氣儲(chǔ)層具有埋藏深、低孔低滲等特性，因此勘探開發(fā)難度極大。而水力壓裂在提高頁巖氣開發(fā)效益中發(fā)揮著重要作用，但在進(jìn)一步改善其效果的過程中也遇到諸多限制和瓶頸。

水平井分段壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于頁巖氣開采，其意在利用水力裂縫溝通頁巖巖體中普遍存在的層理等結(jié)構(gòu)面，從而形成大規(guī)模的復(fù)雜立體裂縫網(wǎng)絡(luò)以促進(jìn)儲(chǔ)層中頁巖氣的高效流動(dòng)。因此，增大縫網(wǎng)波及區(qū)域是提升儲(chǔ)層改造效果的前提。而裂縫高度作為衡量縫網(wǎng)最終形態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)頁巖氣的高效開采影響極大。經(jīng)研究表明，明確水力裂縫與層理弱面的作用機(jī)理有助于掌握裂縫在頁巖巖體中垂向延伸規(guī)律，從而精確預(yù)測(cè)縫高。因此，亟需一種能夠獲得水力裂縫在層狀介質(zhì)中與層理弱面的作用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的平臺(tái)及方法，用于明確水力裂縫與層理弱面的作用機(jī)理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的平臺(tái)，所述平臺(tái)包括注射部件、激光發(fā)射部件、控制部件、拍攝部件和樣品；所述控制部件與所述拍攝部件通信連接；

所述樣品包括兩層層疊設(shè)置的透明膠質(zhì)材料；兩層所述透明膠質(zhì)材料的配比不同；兩層所述透明膠質(zhì)材料之間的連接界面記為層理弱面；

所述注射部件用于在實(shí)驗(yàn)過程中持續(xù)向所述樣品中注入含有熒光顆粒的液體；所述樣品在所述液體的作用下產(chǎn)生水力裂縫；

所述激光發(fā)射部件用于在實(shí)驗(yàn)過程中持續(xù)向所述樣品施加激光；

所述控制部件用于在所述水力裂縫與所述層理弱面相互作用的過程中，控制所述拍攝部件對(duì)所述樣品的預(yù)設(shè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，得到多張散射圖像；

所述控制部件用于對(duì)多張所述散射圖像進(jìn)行處理，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機(jī)理。

一種研究水力裂縫在層狀介質(zhì)中擴(kuò)展規(guī)律的方法，控制上述平臺(tái)進(jìn)行工作，所述方法包括：

對(duì)于每一類型的作用機(jī)理，利用注射部件持續(xù)向樣品中注入含有熒光顆粒的液體，并利用激光發(fā)射部件持續(xù)向所述樣品施加激光；

利用控制部件獲取水力裂縫與層理弱面相互作用的過程中所拍攝的多張散射圖像；

利用所述控制部件對(duì)多張所述散射圖像進(jìn)行處理，得到所述作用機(jī)理下的橫縱斷裂能之比，改變所述液體的粘度和/或流速，返回“利用注射部件持續(xù)向樣品中注入含有熒光顆粒的液體”的步驟，重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到所述作用機(jī)理所對(duì)應(yīng)的多個(gè)所述橫縱斷裂能之比；

根據(jù)每一類型的所述作用機(jī)理所對(duì)應(yīng)的多個(gè)所述橫縱斷裂能之比進(jìn)行曲線擬合，得到擴(kuò)展規(guī)律判定準(zhǔn)則。