[发明专利]一种用于水力压裂物理模拟试验的层状模型的制作方法

说明书

本发明涉及试验模型技术领域，公开了一种用于水力压裂物理模拟试验的层状模型的制作方法，包括：基于天然岩石的物理力学特性，选择模型原料，并将模型原料加水搅拌，形成拌合物；将拌合物分批次加入到模型模具中，将沿轴向对称割缝的钢管放置在模型模具中；拆除模型模具，得到层状模型。本发明提高了水力压裂物理模拟试验分析结果的准确性。本发明步骤明确，简单易行；既降低了试验费用，又提高了试验效率。

技术领域

本发明涉及试验模型技术领域，主要用于水力压裂物理模拟试验的层状模型的制作方法。

背景技术

页岩气是从黑色泥页岩或者碳质泥页岩地层中开采出来的天然气。我国页岩气可采资源储量为26万亿立方米，资源储量十分巨大。由于含气页岩储层致密，渗透率极低，需要通过水力压裂增产措施来沟通天然裂缝，形成裂缝网络，以提高井筒附近储集层的导流能力，实现页岩气的有效开采。

由于深部地层的水力压裂是一个十分复杂的物理过程，由水力压裂所产生的裂缝的实际形态难以直接观察，因此对水力裂缝的扩展机制以及影响裂缝扩展规律的因素的认识是非常有限的。而水力压裂物理模拟试验恰好提供了认识裂缝扩展机制的有效途径。

目前，用于水力压裂物理模拟试验的天然试样的制备方法存在以下问题：

a.受加工条件的限制，很难将天然的不规则岩块加工成规整的立方体试块。由于相对的两个面不是严格平行的，可能在加载过程中由于受力不均匀而产生裂缝，从而对最终试验结果的分析造成很大的影响；

b.由于岩石生成的环境十分复杂，由同一个地点采集加工的试样，其天然节理、裂缝的数量分布均不同。虽然试验条件相同，但试验结果的可比性大大降低，以利于对天然裂缝的扩展机制进行有效分析；

c.切割和钻孔加工过程都会对试样造成人为损伤，产生新的裂缝，从而影响试验分析结果的准确性；

综上所述，采用天然试样进行水力压裂物理模拟试验，存在很多无法克服的先天不足，试验结果的准确性很难把握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水力压裂物理模拟试验的层状模型的制作方法，提高了水力压裂物理模拟试验分析结果的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于水力压裂物理模拟试验的层状模型的制作方法，包括：基于天然岩石的物理力学特性，选择模型原料，并将所述模型原料加水搅拌，形成拌合物；将所述拌合物分批次加入到模型模具中，将沿轴向对称割缝的钢管放置在所述模型模具中；其中，由所述模型模具的内壁所围成的形状由所需的层状模型的外形决定；拆除模型模具，得到层状模型。

进一步地，所述将拌合物分批次加入到模型模具中，包括：先在所述模型模具的内壁刷油，再将所述拌合物分批次加入到所述模型模具中。

进一步地，所述将拌合物分批次加入到模型模具中，将沿轴向对称割缝的钢管放置在模型模具中包括：按照层状模型制作的需要，将所述拌合物加入到所述模型模具中；将模型模具中的所述拌合物铺平，并用夯实工具夯实；按照上述的铺层步骤，继续将所述拌合物加入到模型模具进行铺层；当模型模具中的铺层达到预定厚度时，将所述沿轴向对称割缝的钢管放置在模型模具中；继续进行铺层步骤直至将模型模具填满。

进一步地，所述将拌合物分批次加入到模型模具中，将沿轴向对称割缝的钢管放置在模型模具中包括：在所述模型模具的内壁刷油，按照层状模型制作的需要，将所述拌合物加入到模型模具中；将模型模具中的所述拌合物铺平，并用夯实工具夯实；按照上述的铺层步骤，继续将所述拌合物加入到模型模具进行铺层；当模型模具中的铺层达到预定厚度时，将所述沿轴向对称割缝的钢管放置在模型模具中；继续进行铺层步骤直至将模型模具填满。

进一步地，在所述用夯实工具夯实之后，对夯实后的铺层表面进行刨毛。