[发明专利]一种多岩性压裂裂缝试验方法

权利要求书

1.一种多岩性压裂裂缝试验方法，其用于低净空下隧道钻孔桩施工中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)岩石基质制作：根据不同岩石力学参数，调配水泥、石英砂和水的质量比例，分别制作用于模拟页岩、煤岩及灰岩的长方体薄板；

(2)裂缝系统模拟：在岩石薄板制作过程中，通过预置纸片模拟煤岩、页岩层理及煤岩割理；

(3)试样组合：将制备完成的页岩、煤岩及灰岩薄板叠放于300mm×300mm的钢制模具中；

(4)试样钻孔：根据水平井与直井井型特征，在试样表面沿平行或垂直于层理的方向钻取长度为16cm、直径为14mm的沉孔，粘固模拟井筒，下部预留2cm裸眼段；

(5)根据以下公式计算支撑剂的沉降速度，并选择支撑剂的种类：

，

式中：V_t为沉降速度，单位cm/s；d_p为支撑剂粒径，单位cm；ρ_p为支撑剂体积密度，单位g/cm³；ρ_f为流体密度，单位g/m³；g为重力比例系数，单位N/kg；μ_f为流体黏度，单位mPa·s；

(6)执行加沙过程，当加砂难度较大时，通过延长停泵时间为6～12h，重新起泵进行压裂；

(7)对支撑剂的导流能力进行评估，以选择相应的浓度，且支撑裂缝的渗透率和导流能力通过以下公式获得：

，

，

式中:k为支撑裂缝渗透率，单位μm²；F_RCD为支撑剂充填层导流能力；μ为流体粘度，单位mPas；△p为测试段两端的压力差，单位kPa；W_f为充填裂缝缝宽，单位cm；Q为裂缝内流量,单位cm³/min；

步骤(4)中试样钻孔共设置4组试验，前2组试验井型为水平井，后2组试验井型为垂直井，根据现场地应力测试确定岩心所处深度的储层地应力状态，并依据相似准则确定试验中所加载的围压大小；

试验结束后，将试样沿裂缝面劈裂，观察水力裂缝近井筒起裂及穿层扩展形态，并根据垂向上水力裂缝与岩性交界面的沟通情况，将水力裂缝扩展分为以下三类：

①水力裂缝垂直层理起裂并延伸至岩性界面后，垂向上停止扩展；

②裂缝垂向扩展至岩性界面后转向或分叉，沿着岩性界面延伸；

③裂缝垂向扩展至岩性界面，随后穿层沟通相邻产层；

级次裂缝选密度1.50g/cm³的70/140目石英砂作为支撑剂，一级次裂缝选密度1.65g/cm³的40/70目陶粒作为支撑剂；

压裂初期先采用高黏滑溜水造缝，然后注入低黏滑溜水和砂比6％-14％石英砂进行压裂，压裂后期为提高主裂缝导流能力，应用高黏滑溜水携带砂比8％-22％陶粒进行压裂。

2.如权利要求1所述的多岩性压裂裂缝试验方法，其特征在于，高黏滑溜水的黏度为25-50mPa·s。

3.如权利要求2所述的多岩性压裂裂缝试验方法，其特征在于，低黏滑溜水的黏度为2-5mPa·s。

4.如权利要求3所述的多岩性压裂裂缝试验方法，其特征在于，高黏滑溜水的 黏度为50-80mPa·s，降阻剂B质量分数0.5％-0.7％。