[发明专利]一种多岩性压裂裂缝试验方法

说明书

本发明公开了一种多岩性压裂裂缝试验方法，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；(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)选择支撑剂的种类；(6)执行加沙过程；(7)对支撑剂的导流能力进行评估。因此，本发明为一种能够定量、准确预测水平井分段压裂裂缝真实扩展轨迹的模拟方法。

技术领域

本发明涉及油气藏开发领域，尤其涉及一种多岩性压裂裂缝试验方法。

背景技术

压裂物理模拟是一种可靠且有效地分析压裂缝几何形态与延伸扩展过程的重要实验室手段，但目前尚无针对多煤层区煤系复合储层的压裂物理模拟方法。

且现有开采过程中，煤系复合储层普遍具有低孔低渗的特点，与常规单一岩性储层相比，煤系复合储层具备鲜明的地质特点，岩性组合样式多样且复杂，尤其是不同类型储层岩石力学性质与层间界面性质显著差异，影响压裂缝延伸能力与扩展方式，进而决定着煤系气采气速率和最终采收率。因此，查明煤系复合储层合压裂缝扩展规律是最大限度释放煤系气产能的关键，对煤系气规模性开发具有重要意义。

申请号为201510977233.1的中国发明申请公开了一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，该方法并不能实时监测水力压裂下煤岩内部的变化。

申请号为201410785259.1的中国发明申请公开了一种页岩中裂缝扩展的物理模拟系统及方法，该方法只是单一的利用声发射监测页岩中裂缝的扩展。

申请号为201310219803.1的中国发明申请公开了一种利用井口检波器进行水力压裂微地震监测的方法，该方法是在实验室内部模拟的现场微地震监测，模拟结果与现场实际存在一定的偏差，没有将实验室与现场建立联系。

综上所述，目前存在页岩、煤岩、砂岩等多种岩性共存井，多气共采系统中存在多岩性压裂裂缝扩展的情况，因此需要建立一个多岩性压裂裂缝系统，解决煤系复合储层深埋地下，致使压裂缝几何形态与延伸扩展无法直接观测的技术问题。

发明内容

针对现有技术中提到的技术问题，本发明提出了一种多岩性压裂裂缝试验方法，具体是通过如下步骤实现的：

一种多岩性压裂裂缝试验方法，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(6～12h)，重新起泵进行压裂。由于缝内支撑剂和液体的重新开始流动，阻力大，从而提高了缝内的净压力，迫使裂缝转向或开启更多的微裂缝。

(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：