本發(fā)明屬于水力壓裂模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)低滲透油氣田資源非常豐富，近幾年我國(guó)探明的石油地質(zhì)儲(chǔ)量中，低滲透儲(chǔ)量的比例占60％～70％，可見(jiàn)低滲透油田或者特(超)低滲透油田將是今后相當(dāng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要資源基礎(chǔ)。低滲透油藏的地質(zhì)特點(diǎn)是滲透率低、地層天然能量不足、儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)嚴(yán)重等特點(diǎn)，因此壓裂是低滲透油田開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)。

目前，由于低滲透油田外圍井區(qū)儲(chǔ)層不連續(xù)、井網(wǎng)不完善、注采不見(jiàn)效，常規(guī)壓裂技術(shù)難以提高低滲透油田的單井產(chǎn)量。延遲壓裂技術(shù)是在壓裂時(shí)提高前置液注入量與注入速率，能夠補(bǔ)充低滲油田的地層能量，同時(shí)能夠增加水力裂縫的復(fù)雜性；在壓裂后關(guān)井燜井使井底維持高壓狀態(tài)，這樣已經(jīng)形成的水力裂縫在剩余液體壓力的作用下，裂縫處的巖石發(fā)生蠕變、水力裂縫繼續(xù)延伸，可以增加水力裂縫的長(zhǎng)度以及儲(chǔ)層改造的體積。然而，延遲壓裂技術(shù)層面的很多問(wèn)題還未得到解決，需要在理論和應(yīng)用方面展開(kāi)大量的研究工作。由于涉及的因素非常復(fù)雜，水力裂縫的起裂、延伸、空間分布特征、控制因素等均與傳統(tǒng)水力壓裂存在很大差別，需要在力學(xué)模型、室內(nèi)模擬理論和方法、實(shí)際影響因素等方面展開(kāi)深入研究。

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，配合已研制成功的超臨界二氧化碳?jí)毫涯M實(shí)驗(yàn)裝置，能夠研究延遲壓裂過(guò)程中大排量、長(zhǎng)時(shí)間燜井憋壓對(duì)水力裂縫的起裂、延伸、空間分布的影響，所得到的研究成果可以為油田的實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)模擬地層延遲壓裂的試驗(yàn)方法，配合超臨界二氧化碳?jí)毫涯M實(shí)驗(yàn)裝置，能夠研究延遲壓裂過(guò)程中大排量、長(zhǎng)時(shí)間燜井憋壓對(duì)水力裂縫的起裂、延伸、空間分布的影響。

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，該方法包括以下步驟：a)拼裝預(yù)制模具，安裝模擬井筒，向預(yù)制模具中澆滿水泥砂漿，待其凝固后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；b)對(duì)試件加工聲發(fā)射探頭孔、導(dǎo)線槽；c)布置聲發(fā)射探頭，將試件安放到實(shí)驗(yàn)裝置的圍壓腔內(nèi)，安裝好注液管線；d)對(duì)試件施加孔隙壓力、三向圍壓，向模擬井筒內(nèi)注入壓裂液并開(kāi)啟聲發(fā)射系統(tǒng)，當(dāng)聲發(fā)射系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到有宏觀水力裂縫產(chǎn)生時(shí)，停止注液并關(guān)閉閥門(mén)，使模擬井筒內(nèi)憋壓；e)測(cè)試結(jié)束后，對(duì)試件進(jìn)行卸載孔隙壓力、三向圍壓，拆下聲發(fā)射探頭，取出試件進(jìn)行剖切，觀察裂縫形態(tài)。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟a中，所述模擬井筒的出液口含有預(yù)制裂縫，預(yù)制裂縫用硬塑料片制成，用于引導(dǎo)水力裂縫走向。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟a中，所述水泥砂漿是使用比例為1∶1的水泥、石英砂加水?dāng)嚢杈鶆蚨伞?/p>

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟a中，所述試件凝固后需要在陰涼通風(fēng)處養(yǎng)護(hù)至二十八天，試件養(yǎng)護(hù)期間需要不斷澆水，使其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟b中，所述聲發(fā)射探頭孔是使用水鉆加工出來(lái)，所述導(dǎo)線槽用切磨機(jī)切出。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟c中，所述布置聲發(fā)射探頭時(shí)，需將聲發(fā)射探頭表面均勻涂抹聲發(fā)射傳感器專(zhuān)用耦合劑，將聲發(fā)射探頭與聲發(fā)射導(dǎo)線連接好后，將聲發(fā)射探頭布置于聲發(fā)射探頭孔中，將聲發(fā)射導(dǎo)線布置于導(dǎo)線槽中。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟c中，所述聲發(fā)射探頭、聲發(fā)射導(dǎo)線布置于聲發(fā)射探頭孔、導(dǎo)線槽中后，需要使用油泥將聲發(fā)射探頭孔與導(dǎo)線槽填充至與試件表面平齊。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟c中，所述注液管線上距試件依次安裝壓力傳感器、閥門(mén)，最終連接到實(shí)驗(yàn)裝置的注液系統(tǒng)上。壓力傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬井筒內(nèi)的液體壓力；閥門(mén)用于模擬燜井過(guò)程，維持模擬井筒內(nèi)的液體壓力。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟d中，所述在對(duì)試件施加孔隙壓力時(shí)，首先用真空泵將圍壓腔內(nèi)氣體抽出，而后注入流體介質(zhì)使圍壓腔內(nèi)流體壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，這樣施加孔隙壓力的目的是使試件內(nèi)部的孔隙充分飽和。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟d中，所述在對(duì)試件施加三向圍壓時(shí)，試件的三個(gè)方向上以相同的增壓速率同步施加壓力；當(dāng)某一個(gè)方向的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)維持恒定，其他方向繼續(xù)施加壓力；當(dāng)三個(gè)方向的圍壓均達(dá)到設(shè)定值時(shí)，維持壓力直至延遲壓裂測(cè)試結(jié)束。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟d中，所述對(duì)模擬井筒內(nèi)注入壓裂液時(shí)應(yīng)采用大排量，模擬為地層補(bǔ)充能量的過(guò)程。

如上所述的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，其中，在步驟d中，所述聲發(fā)射系統(tǒng)在注入壓裂的同時(shí)開(kāi)啟，在結(jié)束延遲壓裂測(cè)試時(shí)關(guān)閉。聲發(fā)射系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在注入壓裂液及燜井憋壓過(guò)程中水力裂縫擴(kuò)展的情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，配合超臨界二氧化碳?jí)毫涯M實(shí)驗(yàn)裝置的使用，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行延遲壓裂的物理模擬試驗(yàn)。由于可以人為控制整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的壓裂液注入速率、燜井時(shí)間、孔隙壓力、三向圍壓等參數(shù)，使得整個(gè)物理模擬試驗(yàn)過(guò)程能夠更接近接近實(shí)際情況下的延遲壓裂施工過(guò)程。此外，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中采用聲發(fā)射系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水力裂縫的起裂、延伸，可以用于確定水力裂縫起裂的時(shí)間以及延伸情況，這對(duì)于評(píng)價(jià)燜井的效果極為有利。試驗(yàn)結(jié)果可以為油田現(xiàn)場(chǎng)延遲壓裂施工提供指導(dǎo)，優(yōu)化增產(chǎn)效果。本發(fā)明提供的延遲壓裂模擬試驗(yàn)的方法流程簡(jiǎn)單、操作方便，適用于實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)要求。

附圖說(shuō)明

以下附圖僅旨在對(duì)本發(fā)明做示意性的說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉幌薅ū景l(fā)明的范圍。其中，

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法的試件加工示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法的聲發(fā)射系統(tǒng)布置示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法的整體試件示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、聲發(fā)射探頭孔；2、導(dǎo)線槽；3、試件；4、預(yù)制裂縫；5、模擬井筒；6、聲發(fā)射探頭；7、聲發(fā)射導(dǎo)線；8、注液管線；9、壓力傳感器；10、分流器；11、閥門(mén)。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

一種室內(nèi)模擬地層巖石延遲壓裂的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1、制備試件

首先拼裝好預(yù)制模具，安裝模擬井筒5，在模擬井筒5的出液口用硬塑料片制作預(yù)制裂縫4。按1∶1的比例稱(chēng)量水泥、石英砂，加水?dāng)嚢杈鶆蚝鬂踩腩A(yù)制模具中，隨后用抹泥板將預(yù)制模具頂部的水泥砂漿抹平。當(dāng)預(yù)制模具中的水泥砂漿凝固成型后，拆卸預(yù)制模具，將試件3放置于陰涼通風(fēng)處養(yǎng)護(hù)至二十八天，養(yǎng)護(hù)期間需要不斷澆水，以使試件3達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2、加工聲發(fā)射探頭孔、導(dǎo)線槽

根據(jù)試驗(yàn)要求確定聲發(fā)射探頭孔1、導(dǎo)線槽2的位置，在試件3的表面用記號(hào)筆標(biāo)記出來(lái)。使用臺(tái)式水鉆鉆機(jī)配合25mm金剛石鉆頭在標(biāo)記位置鉆出深度為30mm的鉆孔，使用平口螺絲刀將鉆孔中的圓柱形水泥塊折斷，而后使用扁鏨和鐵錘平整聲發(fā)射探頭孔1的底部。重復(fù)此步驟加工剩余的聲發(fā)射探頭孔1。

選用帶有金剛石鋸片的切磨機(jī)，沿試件3的表面標(biāo)記位置切出深度為20mm、寬度為5mm的導(dǎo)線槽2。若導(dǎo)線槽2中有多條聲發(fā)射導(dǎo)線7通過(guò)時(shí)，導(dǎo)線槽2的寬度需要適當(dāng)增大。

3、聲發(fā)射系統(tǒng)、注液系統(tǒng)安裝

布置聲發(fā)射探頭6時(shí)，需要將聲發(fā)射探頭6的表面均勻涂抹聲發(fā)射傳感器專(zhuān)用耦合劑，而后將聲發(fā)射探頭6與聲發(fā)射導(dǎo)線7連接，將聲發(fā)射探頭6布置于聲發(fā)射探頭孔1中，聲發(fā)射導(dǎo)線7布置于導(dǎo)線槽2中。布置好聲發(fā)射探頭6與聲發(fā)射導(dǎo)線7后，用油泥將聲發(fā)射探頭孔1、導(dǎo)線槽2填充至與試件3表面平齊。

對(duì)試件3安裝好聲發(fā)射探頭6以及聲發(fā)射導(dǎo)線7后，將試件放入超臨界二氧化碳?jí)毫涯M實(shí)驗(yàn)裝置的圍壓腔內(nèi)，將注液管線8與試件3的模擬井筒5連接在一起，將聲發(fā)射導(dǎo)線7與聲發(fā)射系統(tǒng)相連，最后將超臨界二氧化碳?jí)毫涯M實(shí)驗(yàn)裝置的上蓋板安裝圍壓筒上。注液管線8分別連接著兩個(gè)分流器10，距離試件3較近的分流器10上安裝壓力傳感器9，而距試件3較遠(yuǎn)的分流器10上安裝著閥門(mén)11，注液管線8最終與實(shí)驗(yàn)裝置的注液系統(tǒng)相連接。

4、延遲壓裂測(cè)試

首先對(duì)試件施加設(shè)定的孔隙壓力，比如，可以設(shè)定孔隙壓力為4MPa。先用真空泵將圍壓腔內(nèi)的氣體抽出，待圍壓腔內(nèi)達(dá)到真空時(shí)，向圍壓腔內(nèi)注入水并使圍壓腔內(nèi)的液體壓力達(dá)到4MPa，維持圍壓腔內(nèi)的液體壓力直至延遲壓裂測(cè)試結(jié)束。本發(fā)明所涉及的孔隙壓力大小不以此為限。

然后對(duì)試件3施加設(shè)定的三向圍壓，比如，可以設(shè)定沿試件3的模擬井筒5軸向的圍壓為3MPa，而其它兩個(gè)方向的圍壓分別為6MPa、9MPa，本發(fā)明所涉及的三向圍壓大小不以此為限。

在對(duì)試件3施加設(shè)定的三向圍壓時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置首先會(huì)對(duì)試件3在三個(gè)方向上以相同的增壓速率同步施加壓力；當(dāng)某一方向達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，該方向上的壓力維持穩(wěn)定，其余方向繼續(xù)增壓；當(dāng)三個(gè)方向上均達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，保持壓力穩(wěn)定直到延遲壓力測(cè)試結(jié)束。

隨后啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的注液系統(tǒng)，對(duì)模擬井筒5以10ml/min的排量注入壓裂液，在開(kāi)始注液的同時(shí)，啟動(dòng)聲發(fā)射系統(tǒng)以及壓力傳感器9，用于記錄試件3內(nèi)部的聲發(fā)射信號(hào)及模擬井筒5內(nèi)的液體壓力。當(dāng)聲發(fā)射系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到試件3內(nèi)部有宏觀水力裂縫產(chǎn)生時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)11以維持模擬井筒5內(nèi)部的液體壓力。設(shè)定燜井時(shí)間為1小時(shí)，在燜井過(guò)程中，聲發(fā)射系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)試件3內(nèi)部的聲發(fā)射信號(hào)，壓力傳感器9持續(xù)測(cè)量模擬井筒5內(nèi)的液體壓力。本發(fā)明所涉及的注液排量大小、燜井時(shí)間不以此為限。

延遲壓裂測(cè)試結(jié)束后，對(duì)試件3進(jìn)行卸載孔隙壓力和三向圍壓，拆卸注液管線8，將試件3從圍壓腔內(nèi)取出，而后拆卸聲發(fā)射探頭6和聲發(fā)射導(dǎo)線7。采用巖石剖切機(jī)將試件3剖切開(kāi)，觀察試件3內(nèi)部的水力裂縫形態(tài)，試驗(yàn)結(jié)束。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。