本發(fā)明涉及油氣井增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種研究薄互層壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗方法。

背景技術(shù)：

物理模擬試驗方法，是裂縫延伸規(guī)律研究的重要方法，用于認(rèn)識不同儲層，在不同工藝條件下的復(fù)雜裂縫形態(tài)規(guī)律，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提高油田開發(fā)完井技術(shù)水平。

目前常規(guī)的三軸應(yīng)力加載方法存在兩個主要問題，一是試件的尺寸較小，一般為幾十毫米至600mm，由于模型尺寸小，造成研究結(jié)果誤差大，且不能對復(fù)雜裂縫系統(tǒng)進(jìn)行研究；二是加載的水平兩向應(yīng)力不能分層，無法針對每個薄互層施加單獨的兩向應(yīng)力，不能開展薄互層的裂縫擴展規(guī)律研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種研究薄互層壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗方法，為薄互層裂縫延伸規(guī)律提供科學(xué)直觀的研究方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

一種研究薄互層壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗方法，包括以下步驟，

步驟101，獲取真實地質(zhì)巖心在地層條件下的三向地應(yīng)力大小和巖石力學(xué)參數(shù)；

步驟102，建立模擬真實薄互層的物理模型；

步驟103，檢驗物理模型的物理參數(shù)與真實地質(zhì)巖心的物理參數(shù)的符合率，若符合率合格，則進(jìn)行步驟104；若符合率不合格，則重復(fù)步驟102，直到符合率合格；

步驟104，根據(jù)步驟101測試的三向地應(yīng)力大小對該物理模型加載圍壓，并進(jìn)行水力壓裂試驗；

步驟105，量化分析物理模型裂縫形態(tài)，研究裂縫延伸規(guī)律。

優(yōu)選的，所述真實地質(zhì)巖心形狀為高度50mm、直徑25mm的圓柱體。

優(yōu)選的，所述物理模型的形狀為100cm*100cm*100cm的立方體。

優(yōu)選的，所述物理模型采用不同硬度和粒徑的水泥制作。

優(yōu)選的，所述物理模型內(nèi)設(shè)有與外界相通的預(yù)設(shè)孔眼，所述預(yù)設(shè)孔眼內(nèi)設(shè)有注入管，注入管壁上設(shè)有多個穿孔。

優(yōu)選的，所述檢驗物理模型過程具體是，通過在物理模型上鉆孔得到模型巖心，并測試模型巖心的物理參數(shù)，測試后比較模型巖心的物理參數(shù)與真實地質(zhì)巖心的物理參數(shù)的符合率，若符合率大于等于95％，即為合格，則進(jìn)行步驟104；若符合率小于95％，即為不合格，則重復(fù)步驟102，直到符合率合格。

優(yōu)選的，所述模型巖心與真實地質(zhì)巖心的形狀相同。

優(yōu)選的，所述對該物理模型加載圍壓，并進(jìn)行水力壓裂試驗具體是指，對每個薄互層加載三向應(yīng)力；三向應(yīng)力加載之后模擬水力壓裂，向物理模型的預(yù)設(shè)孔眼中注入指示性液體，當(dāng)指示性液體通過穿孔進(jìn)入物理模型后，指示液體會以預(yù)設(shè)孔眼為中心，產(chǎn)生水力裂縫。

優(yōu)選的，注入指示性液體時排量為50-150ml/min。

優(yōu)選的，所述量化分析物理模型裂縫形態(tài)具體指，在所述物理模型表面安裝傳感器，所述傳感器通過導(dǎo)線連接采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)連接計算機處理單元，所述傳感器通過主動發(fā)射和被動聲波監(jiān)聽兩種方式獲取數(shù)據(jù)信號，實時監(jiān)測和定位薄互層內(nèi)裂縫形態(tài)，為研究薄互層縫延伸規(guī)律提供量化數(shù)據(jù)；并將數(shù)據(jù)信號發(fā)送給采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號發(fā)送給計算機處理系統(tǒng)，由計算機處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理并得到處理結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過建立模擬真實薄互層的物理模型，在每個薄互層加載獨立的水平應(yīng)力；通過在物理模型上表面安裝的傳感器，實時監(jiān)測和定位裂縫形態(tài)，為研究裂縫延伸規(guī)律提供量化數(shù)據(jù)，本方法的各個試驗要素逼近真實地質(zhì)條件，通過該方法可掌握薄互層油藏水力壓裂裂縫的延伸規(guī)律，指導(dǎo)薄互層儲層改造，大幅度提高該類油藏的開發(fā)效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的研究薄互層壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的物理模型1、采集系統(tǒng)、計算機處理系統(tǒng)的配合圖。

附圖標(biāo)記說明：1-物理模型；2-傳感器；3-薄互層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種研究薄互層壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗方法，包括以下步驟：

步驟101，獲取真實地質(zhì)巖心在地層條件下的三向地應(yīng)力大小和巖石力學(xué)參數(shù)；

步驟102，建立模擬真實薄互層的物理模型1；

步驟103，檢驗物理模型1的物理參數(shù)與真實地質(zhì)巖心的物理參數(shù)的符合率，若符合率合格，則進(jìn)行步驟104；若符合率不合格，則重復(fù)步驟102，直到符合率合格；

步驟104，根據(jù)步驟101測試的三向地應(yīng)力大小對該物理模型1加載圍壓，并進(jìn)行水力壓裂試驗；

步驟105，量化分析物理模型1裂縫形態(tài)，研究裂縫延伸規(guī)律。

本實施例通過建立模擬真實薄互層的物理模型，在物理模型上加載水平應(yīng)力；并量化物理模型的裂縫形態(tài)，為研究裂縫延伸規(guī)律提供量化數(shù)據(jù)，通過該方法可掌握薄互層油藏水力壓裂裂縫的延伸規(guī)律，指導(dǎo)薄互層儲層改造，大幅度提高該類油藏的開發(fā)效果。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，所述步驟101中，所述真實地質(zhì)巖心的獲取方法為現(xiàn)有方法，在次不再詳細(xì)描述。

所述真實地質(zhì)巖心為全直徑巖心。全直徑巖心指用取心技術(shù)從油(氣)層中取出的巖心，不經(jīng)過切割和劈分，整段用于實驗室進(jìn)行分析測定有關(guān)參數(shù)的柱狀巖心。

所述真實地質(zhì)巖心形狀為高度50mm、直徑25mm的圓柱體，采用這個尺寸的形狀，以適應(yīng)三軸壓縮實驗機的形狀。所述三軸壓縮實驗機為一種用于測試真實地質(zhì)巖心在地層條件下的三向地應(yīng)力大小和巖石力學(xué)參數(shù)的裝置，該三軸壓縮實驗機是現(xiàn)有的裝置，在此不作說明。其中，巖石力學(xué)參數(shù)包括彈性模量、泊松比、抗壓強度、抗拉強度等物理參數(shù)。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，所述物理模型的制作方法為現(xiàn)有方法，在此不再詳細(xì)描述。

所述物理模型1的形狀為100cm*100cm*100cm的立方體。所述物理模型1采用不同硬度和粒徑的水泥制作，由于現(xiàn)有的水泥分級更精確，所以選用水泥可制作出更接近于真實巖心的物理模型1，當(dāng)然，本發(fā)明也可選用其他的合適的材料來制作物理模型1，并不局限于水泥。

在步驟102中，制作所述物理模型1時，所述物理模型1制作成與真實地質(zhì)巖心結(jié)構(gòu)一致的多個薄互層結(jié)構(gòu)。

所述物理模型1內(nèi)設(shè)有與外界相通的一個預(yù)設(shè)孔眼，所述預(yù)設(shè)孔眼內(nèi)設(shè)有注入管，注入管壁上設(shè)有多個穿孔。每個物理模型無論多少薄互層，都在模型中心位置，垂直于薄互層的方向，預(yù)設(shè)一個孔眼。

實施例3

在實施例1的基礎(chǔ)上，所述檢驗物理模型1過程是在室內(nèi)進(jìn)行的，具體是，通過在物理模型1上鉆孔得到模型巖心，并測試模型巖心的物理參數(shù)，測試后比較模型巖心的物理參數(shù)與真實地質(zhì)巖心的物理參數(shù)的符合率，若符合率大于等于95％，即為合格，則進(jìn)行步驟104；若符合率小于95％，即為不合格，則重復(fù)步驟102，直到符合率合格。

其中，模型巖心需測試的物理參數(shù)包括楊氏模量和泊松比，測試方法為現(xiàn)有方法，在此不再詳細(xì)描述。

其中，在步驟103中需在每個薄互層3上都獲取一個所述模型巖心，并對每個模型巖心均進(jìn)行測試，測試結(jié)果更精確。

其中，所述模型巖心與真實地質(zhì)巖心的形狀相同，為高度50mm、直徑25mm的圓柱體，選擇與真實地質(zhì)巖心形狀相同的模型巖心，這樣可以更準(zhǔn)確的判斷模型巖心的物理參數(shù)和真實地質(zhì)巖心的物理參數(shù)，得到更準(zhǔn)確的符合率。

實施例4

在實施例2的基礎(chǔ)上，所述對該物理模型1加載圍壓，并進(jìn)行水力壓裂試驗具體是指，對每個薄互層3加載三向應(yīng)力；三向應(yīng)力加載之后模擬水力壓裂，向物理模型1的預(yù)設(shè)孔眼中注入指示性液體，當(dāng)指示性液體通過穿孔進(jìn)入物理模型1后，指示液體會以預(yù)設(shè)孔眼為中心，產(chǎn)生水力裂縫。

其中，針對薄互層3加載三向圍壓，每個薄互層3受到的最大、最小應(yīng)力方向是相同的；但是最大、最小應(yīng)力的數(shù)值是不同，這樣更符合真實地質(zhì)受力情況。

其中，其中每個薄互層3加載的三向應(yīng)力與地層的真實三向地應(yīng)力相同，實現(xiàn)真三軸物模試驗；地層的真實三向地應(yīng)力為步驟100中測量的三向應(yīng)力的大小。

其中，注入指示性液體時排量為50-150ml/min，采用這個范圍內(nèi)的排量更符合裂縫實際產(chǎn)生時的受力狀態(tài)，使裂縫的產(chǎn)生更接近真實地質(zhì)。

其中，所述指示性液體為彩色液體，如紅墨水或者品紅溶液等，采用指示性液體使裂縫觀察起來更直觀。

實施例5

在實施例1的基礎(chǔ)上，在步驟105中，所述量化分析物理模型1裂縫形態(tài)具體指，在所述物理模型1表面安裝傳感器2，所述傳感器2通過導(dǎo)線連接采集系統(tǒng)，所述聲波采集系統(tǒng)連接計算機處理單元，所述傳感器2通過主動發(fā)射和被動聲波監(jiān)聽兩種方式獲取數(shù)據(jù)信號，實時監(jiān)測和定位薄互層3內(nèi)裂縫形態(tài)，為研究薄互層3縫延伸規(guī)律提供量化數(shù)據(jù)；并將數(shù)據(jù)信號發(fā)送給采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號發(fā)送給計算機處理系統(tǒng)，由計算機處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理并得到處理結(jié)果。

其中，采集系統(tǒng)用以采集傳感器檢測到的聲波信號，該采集系統(tǒng)為現(xiàn)有的系統(tǒng)，在此不再詳細(xì)描述。所述計算機處理系統(tǒng)為現(xiàn)有的系統(tǒng)，在此不再詳細(xì)描述。

其中，所述傳感器2為裂縫傳感器，該裂縫傳感器可捕捉微小振動，對細(xì)微的變形具有較高的靈敏度。由于該裂縫傳感器為市場上已成熟的產(chǎn)品，在次不再詳細(xì)描述。

其中，所述物理模型1的六個面上均安裝有傳感器2，每個面上安裝有4-9個傳感器2，通過多個傳感器2，獲取更為準(zhǔn)確的薄互層3內(nèi)裂縫形態(tài)。

實施例6

該方法在實際中得到了有效的驗證。2016年針對合水南部長7層油藏為代表的薄互層3油藏，開展了薄互層3壓裂裂縫延伸規(guī)律的大型真三軸物模試驗3組，巖樣尺度100cm*100cm*100cm，物模與真實地層的平均符合率97.4％，通過聲波監(jiān)測對裂縫的動態(tài)擴展實現(xiàn)了模擬裂縫的實時監(jiān)測和動態(tài)描述；監(jiān)測到的微地震信號數(shù)據(jù)600-800個，信號精度1cm，成功實現(xiàn)了薄互層3大型真三軸物模試驗。

根據(jù)試驗結(jié)論，2016年針對合水南部長7層薄互層3油藏優(yōu)化方案設(shè)計6口，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油2.86t左右，較前期常規(guī)控更高工藝井，日產(chǎn)量提高1.42t，增產(chǎn)幅度98.6％，效果顯著。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。