[发明专利]一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法

权利要求书

1.一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：分析所要模拟地层中煤岩的弱面发育特征，根据分析结果选取煤岩材料，并将煤岩材料加工成煤岩块体；

步骤二：根据模拟地层定向井井眼的井斜角制备定向井模拟井筒；

步骤三：采用隔水层对煤岩块体进行包覆，同时选择包裹层对包覆了隔水层的煤岩块体进行外部浇筑，形成煤岩压裂物模试件；

步骤四：待包裹层固结后，在煤岩压裂物模试件上钻取定向井模拟井眼，同时根据模拟地层的方位角在煤岩压裂物模试件上钻取水平槽，将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内；

步骤五：制备含有支撑剂和示踪剂的压裂液，在定向井模拟井筒内充满该压裂液；

步骤六：采用真三轴水力压裂系统对充满压裂液的煤岩压裂物模试件进行煤岩定向井加砂压裂物理模拟实验，所述真三轴水力压裂系统包括伺服增压系统、液压稳压源、声发射仪、油水分离器和真三轴岩芯试验架；

步骤七：观测煤岩定向井加砂压裂过程中水力裂缝在近井筒的转向扩展形态和支撑剂的运移分布特征。

2.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述步骤一中，将煤岩材料加工成煤岩块体的过程中，层理面、端割理和面割理与煤岩块体表面平行。

3.如权利要求2所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述煤岩块体为正方体形状，其边长为300mm。

4.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述步骤二中，定向井模拟井筒包括依次连通的辅助垂直段模拟井筒、辅助水平段模拟井筒和倾斜段模拟井筒。

5.如权利要求4所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井筒的外径为16-18mm、内径为10-12mm。

6.如权利要求4所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述辅助垂直段模拟井筒的长度为15-25mm，所述辅助水平段模拟井筒的长度为50mm。

7.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述步骤三中，包裹层为砂浆，其厚度为50-70mm。

8.如权利要求7所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述砂浆由石英砂、水泥、粘土和石膏粉按照4:4:1:1的体积比混合而成。

9.如权利要求7所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述煤岩压裂物模试件为正方体形状，其边长为400-440mm。

10.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述步骤四中，在煤岩压裂物模试件上钻取定向井模拟井眼的方法为，根据模拟地层定向井井眼的井斜角制备倾斜支撑板；将煤岩压裂物模试件放置在倾斜支撑板上；在煤岩压裂物模试件的钻取表面上沿着与水平面垂直的方向钻取定向井模拟井眼。

11.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述倾斜支撑板包括底座、倾斜垫板和支撑垫板。

12.如权利要求11所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述倾斜垫板的倾斜角等于模拟地层定向井井眼的井斜角。

13.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的初始端为以煤岩压裂物模试件钻取表面的中心点为圆心、以辅助水平段模拟井筒的长度为半径的圆周上的任一点。

14.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的直径为19-21mm。

15.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的下端预留裸眼段，其长度为30-50mm。

16.如权利要求15所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述裸眼段的中心位于所述煤岩压裂物模试件的中心位置。

17.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述步骤四中，水平槽的长度为50mm、深度为19-21mm。