一種頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層體積壓裂增產(chǎn)技術(shù)，特別是關(guān)于一種頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法。本發(fā)明為研究頁(yè)巖水平井壓裂縫網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)律提供技術(shù)支持。
【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層具有低孔、低滲的物性特征，若不實(shí)施體積壓裂改造，形成大規(guī)模的裂縫網(wǎng)絡(luò)帶，給頁(yè)巖氣提供充分的流動(dòng)通道，將無(wú)法獲得產(chǎn)量和理想的采收率。目前頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)，主要包括水平井分段壓裂技術(shù)、滑溜水大型壓裂技術(shù)和同步壓裂技術(shù)，這些先進(jìn)技術(shù)的有效實(shí)施，大幅度提高了頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。
[0003]水平井分段壓裂技術(shù):在水平井段采用多級(jí)多簇壓裂，可有效產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò)，相同改造體積條件下大大降低了鉆完井成本，其增產(chǎn)效率高、技術(shù)成熟，適用于產(chǎn)層較多、水平井段較長(zhǎng)的井。分段壓裂工藝主要包括:限流分段壓裂技術(shù)、水力噴射加砂分段壓裂技術(shù)、可鉆式機(jī)械橋塞分段壓裂技術(shù)和連續(xù)油管噴射環(huán)空加砂壓裂技術(shù)。無(wú)氣流或低產(chǎn)能的頁(yè)巖氣井因水平井多級(jí)壓裂技術(shù)的廣泛應(yīng)用而獲得工業(yè)價(jià)值，是目前美國(guó)頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)的最關(guān)鍵技術(shù)。
[0004]同步壓裂技術(shù):對(duì)兩口或兩口以上的水平井實(shí)施同步的分段壓裂工藝，利用井間水力裂縫的應(yīng)力干擾，增加井間區(qū)域的裂縫密度和開(kāi)裂程度，最大限度地連通天然裂縫。同步壓裂技術(shù)使頁(yè)巖氣井短期內(nèi)的增產(chǎn)非常明顯，提高工作效率，節(jié)約壓裂成本，對(duì)工作區(qū)環(huán)境影響小，是目前頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中比較常用的壓裂技術(shù)。
[0005]頁(yè)巖儲(chǔ)層水力裂縫擴(kuò)展機(jī)理，可為頁(yè)巖氣藏體積壓裂技術(shù)的方案決策、施工參數(shù)設(shè)計(jì)等提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，但目前尚不明確。大尺寸真三軸水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)室是室內(nèi)研究水力壓裂技術(shù)的主要方法，也是明確頁(yè)巖儲(chǔ)層水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理的重要手段。但由于頁(yè)巖天然裂縫和沉積層理發(fā)育，且?guī)r石本身的脆性特征，使其開(kāi)展常規(guī)井筒分段壓裂或同步壓裂異常困難，要求基于研究的目標(biāo)(裂縫擴(kuò)展機(jī)理)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。
[0006]頁(yè)巖儲(chǔ)層特有的屬性，致使水力裂縫擴(kuò)展過(guò)程中，由于應(yīng)力場(chǎng)的不斷變化，大量的弱膠結(jié)裂縫通過(guò)基質(zhì)傳壓作用，在流體到達(dá)前開(kāi)裂，這是體積裂縫產(chǎn)生的主因素。因而，開(kāi)展非流體致裂的壓裂實(shí)驗(yàn)可用于研究基質(zhì)傳壓作用下水平井分段壓裂和同步壓裂條件下的縫網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)律。
[0007]另外，頁(yè)巖壓裂后，會(huì)形成復(fù)雜交織的大量微裂縫，依靠常規(guī)示蹤劑(染色劑)很難識(shí)別完整的裂縫網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，難以區(qū)分水力裂縫和天然裂縫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法，該方法可方便地用于研究基質(zhì)傳壓作用下水平井分段壓裂和同步壓裂條件下的縫網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)律，并能夠清晰完整的獲取巖芯內(nèi)部的裂縫形態(tài)信息。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法，該方法包括下列步驟:a)分析所要模擬地層中頁(yè)巖的天然裂縫形態(tài)特征；選取制作模擬試件的頁(yè)巖露頭材料，根據(jù)頁(yè)巖沉積層理特征，將所述頁(yè)巖材料加工成立方體巖塊；對(duì)所述塊體表面用樹(shù)脂膠涂刷將其密封；b)在試件中部鉆出貫穿孔眼，模擬水平井同步壓裂時(shí)，鉆取兩個(gè)相同孔眼；c)在所鉆孔中加入無(wú)聲破碎劑漿體充填段，并利用分隔件制造所需壓裂段數(shù)；d)利用所述模擬試件進(jìn)行模擬壓裂實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)后獲取巖芯內(nèi)部的裂縫形態(tài)圖像息。
[0010]進(jìn)一步地，所要模擬地層中頁(yè)巖的天然裂縫形態(tài)特征包括:頁(yè)巖裂縫的類型、走向、傾向、傾角、密度，裂縫面與原位地應(yīng)力方向的空間關(guān)系等。
[0011]進(jìn)一步地，在步驟a)中，要選取同研究目的層具有相同地質(zhì)層位的頁(yè)巖新鮮露頭，并將所述頁(yè)巖材料加工成各表面都平行或垂直于層理面的立方體塊體；涂刷樹(shù)脂密封膠時(shí)，保證完全密封試件表面，均勻且厚度為2mm左右。
[0012]進(jìn)一步地，在步驟b)中，開(kāi)展單水平井分段壓裂時(shí)，所鉆孔眼位于試件中心部位，沿平行層理面方向，直徑為30mm，長(zhǎng)30cm;模擬水平井同步壓裂時(shí)，鉆取的兩個(gè)相同孔眼位于中部的相同層位。
[0013]進(jìn)一步地，在步驟c)中，所使用的無(wú)聲破碎劑漿體是在無(wú)聲破碎劑中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的水形成的混合體；分隔件為巖芯柱纏結(jié)膠帶后制成的直徑為30mm的分隔圓柱體。
[0014]進(jìn)一步地，在步驟d)中，首先將所述模擬試件安裝到大尺寸真三軸試驗(yàn)架中，設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行模擬壓裂實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后，通過(guò)直線加速器無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)獲取壓裂裂縫形態(tài)的圖像信息。
[0015]進(jìn)一步地,所述模擬試件的尺寸為30cmX30cmX30cm。
[0016]進(jìn)一步地，所鉆孔眼方向與最小水平地應(yīng)力方向相同。
[0017]進(jìn)一步地，無(wú)聲破碎劑和水要混合均勻，在5min內(nèi)將無(wú)聲破碎劑漿體加入鉆孔中，漿體配制的先后順序控制充填段裂縫的起裂順序。
[0018]進(jìn)一步地，所述實(shí)驗(yàn)參數(shù)為三向圍壓；無(wú)聲破碎劑漿體加入鉆孔，靜置24小時(shí)之后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0019]進(jìn)一步地，所述直線加速器無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)可針對(duì)該模擬試件提供高質(zhì)量的高能CT斷層掃描和DR透射掃描方式。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于，對(duì)于天然裂縫發(fā)育的脆性頁(yè)巖，該方法簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)了對(duì)水平井分段壓裂或同步壓裂的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，同時(shí)，通過(guò)直線加速器無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)試件開(kāi)展高能CT掃描，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)頁(yè)巖壓裂縫網(wǎng)的精準(zhǔn)觀測(cè)。該實(shí)驗(yàn)方法可用于研究基質(zhì)傳壓作用下頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂的壓裂縫網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)律。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例頁(yè)巖水平井分段壓裂模擬試件示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例頁(yè)巖同步壓裂模擬試件示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0026]為了對(duì)頁(yè)巖進(jìn)行水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中更有效準(zhǔn)確的觀察壓裂裂縫形態(tài)及幾何尺寸，克服現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確觀察復(fù)雜微裂縫方面的不足，本發(fā)明提供了一種操作簡(jiǎn)單的“頁(yè)巖水平井分段壓裂或同步壓裂模擬實(shí)驗(yàn)方法”，如圖1所示，該方法包括下列步驟:
[0027]步驟SlOl:分析所要模擬地層中頁(yè)巖的天然裂縫形態(tài)特征；選取制作模擬試件的頁(yè)巖露頭材料，根據(jù)頁(yè)巖沉積層理特征，將所述頁(yè)巖材料加工成立方體巖塊；對(duì)所述塊體表面用樹(shù)脂膠涂刷將其密封；
[0028]步驟S102:在試件中部鉆出貫穿孔眼，模擬水平井同步壓裂時(shí)，鉆取兩個(gè)相同孔眼；
[0029]步驟S103:在所鉆孔中加入無(wú)聲破碎劑漿體充填段，并利用分隔件制造所需壓裂段數(shù)；
[0030]步驟S104:利用所述模擬試件進(jìn)行模擬壓裂實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)后獲取巖芯內(nèi)部的裂縫形態(tài)圖像息。
[0031]由上所述，本發(fā)明在塊體表面用樹(shù)脂膠涂刷將其密封后，弱化了外力對(duì)于天然裂縫發(fā)育的脆性頁(yè)巖巖芯的損壞，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)水平井分段壓裂或同步壓裂的實(shí)驗(yàn)?zāi)M。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采集時(shí)，通過(guò)直線加速器無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)試件開(kāi)展高能CT掃描，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)頁(yè)巖壓裂縫網(wǎng)的精準(zhǔn)觀測(cè)。
[0032]本發(fā)明中，所要模擬地層中頁(yè)巖的天然裂縫形態(tài)特征包括:頁(yè)巖裂縫的類型、走向、傾向、傾角、密度，裂縫面與原位地應(yīng)力方向的空間關(guān)系等。
[0033]頁(yè)巖是一種天然裂縫發(fā)育程