一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法技术方案

本文涉及油气田开发工程领域，尤其涉及一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法。系统包括，岩样放置装置，用于放置岩样；围压控制装置，用于对岩样施加设定的围压；裂缝成像装置，用于获取岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；压裂液注入装置，用于向岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在岩样内形成裂缝；应力测量装置，用于测量岩样内部的应力值；处理装置，用于根据裂缝的形态、裂缝数量和应力值计算岩样的应力场主动利用系数，并根据应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价空间应力场的主动利用效果。通过本文实施例，实现了在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统。价立体井网空间应力场主动利用效果的系统。价立体井网空间应力场主动利用效果的系统。

【技术实现步骤摘要】
一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法


[0001]本文涉及油气田开发工程领域，尤其涉及一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法。

技术介绍

[0002]致密油气藏普遍具有低孔低渗特征。在开发过程中需要使用大规模水力压裂技术造成大规模人工缝网，进而增加基质导流能力，达到提高资源利用率和采收率的目的，最终实现高效开发。在水力压裂过程中需要将大量的压裂液及支撑剂在短时间内注入岩层，进而改岩层应力状态和造成岩石破裂，最终形成连通的缝网结构。同时大量注入的压裂液及支撑剂会在裂缝周围产生诱导应力。在多口井进行同步压裂或者拉链式压裂时，各个裂缝产生的诱导应力会互相叠加，形成复杂的空间应力。但是井间干扰对开发不一定是负面的，在立体开发条件下通过布置立体井网和交错布缝，使得井间干扰“变被动为主动”，利用井间诱导应力场造复杂缝，进而提高井间动用程度和采收率。
[0003]现有技术大多通过人工经验对油气田现场的施工情况进行分析，估计现场水力压裂施工方案的采收效果，但人工经验只能对已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果。
[0004]现在亟需一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，从而解决只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题，本文实施例提供了一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法，能够在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统，并能够通过改变压裂参数重复实验，优选压裂参数组合，提取主控因素，确定立体井网空间应力场主动利用效果最好的压裂方案，解决了只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
[0007]一方面，本文实施例提供了一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，包括，
[0008]岩样放置装置，用于放置岩样，所述岩样内设置有多个井筒，所述井筒内设置有多个射孔，任意相邻两个所述井筒内的所述射孔在所述岩样的水平方向和竖直方向上交错放置；
[0009]围压控制装置，用于对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
[0010]裂缝成像装置，用于获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
[0011]压裂液注入装置，与所述岩样的井筒的一端连接，用于向所述岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在所述岩样内形成裂缝；
[0012]应力测量装置，用于在所述压裂液注入装置向所述井筒的射孔内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样内部的应力值；
[0013]处理装置，用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数，并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
[0014]进一步地，所述射孔上设有阀门，所述压裂液注入装置进一步包括压裂液注入泵、流量切换控制单元、井筒压力平衡单元和流量注入控制单元；
[0015]所述压裂液注入泵与所述流量切换控制单元的第一端连接，所述流量切换控制单元的第二端与所述岩样的所有井筒的首端连接，所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接；
[0016]所述压裂液注入泵用于通过所述流量切换控制单元按照预定的顺序向所述岩样的所有井筒的首端注入所述压裂液；
[0017]所述流量切换控制单元用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样的井筒的顺序；
[0018]所述流量注入控制单元用于控制所述射孔上的阀门的开启或闭合，从而控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；
[0019]所述流量注入控制单元用于控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；
[0020]所述井筒压力平衡单元用于控制所述岩样的各井筒尾端的连通情况，以平衡所述岩样的各井筒内部的压力。
[0021]进一步地，所述应力测量装置进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器；
[0022]所述应力传感器用于测量所述岩样内部各点的应力值。
[0023]进一步地，所述岩样放置装置还包括注水阀门和排水阀门，所述注水阀门和所述压裂液注入装置连接；
[0024]所述压裂液注入装置进一步用于通过所述注水阀门向所述岩样放置装置内部注入压裂液，以使所述岩样浸泡在所述压裂液中；
[0025]所述排水阀门用于将所述岩样放置装置内部的所述压裂液排出。
[0026]进一步地，所述系统还包括真空泵，所述岩样放置装置还包括真空泵阀门；
[0027]所述真空泵位于所述岩样放置装置的外部并与所述岩样放置装置的真空泵阀门连接；
[0028]所述真空泵用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后，通过所述真空泵阀门抽出所述岩样放置装置内部的气体。
[0029]进一步地，所述系统进一步包括温度控制装置；
[0030]所述温度控制装置用于调节所述岩样放置装置内部的温度。
[0031]另一方面，本文实施例还提供了一种利用上述所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，包括，
[0032]将所述岩样放置在所述岩样放置装置中；
[0033]通过所述围压控制装置对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
[0034]按照压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液，以使所述岩样内部形成裂缝，所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线；
[0035]通过所述裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
[0036]通过所述应力测量装置测量所述岩样内部的应力值；
[0037]根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数；
[0038]根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
[0039]进一步地，所述裂缝形态进一步包括裂缝面积和裂缝的迂曲度；
[0040]根据所述裂缝的形态和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数的公式为，
[0041][0042]其中，Q
j
表示根据所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的第j次实验计算的所述应力场主动利用系数，n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，包括，岩样放置装置，用于放置岩样，所述岩样内设置有多个井筒，所述井筒内设置有多个射孔，任意相邻两个所述井筒内的所述射孔在所述岩样的水平方向和竖直方向上交错放置；围压控制装置，用于对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；裂缝成像装置，用于获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；压裂液注入装置，与所述岩样的井筒的一端连接，用于向所述岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在所述岩样内形成裂缝；应力测量装置，用于在所述压裂液注入装置向所述井筒的射孔内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样内部的应力值；处理装置，用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数，并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。2.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述射孔上设有阀门，所述压裂液注入装置进一步包括压裂液注入泵、流量切换控制单元、井筒压力平衡单元和流量注入控制单元；所述压裂液注入泵与所述流量切换控制单元的第一端连接，所述流量切换控制单元的第二端与所述岩样的所有井筒的首端连接，所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接，所述流量注入控制单元与所述射孔上的阀门连接；所述压裂液注入泵用于通过所述流量切换控制单元按照预定的顺序向所述岩样的所有井筒的首端注入所述压裂液；所述流量切换控制单元用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样的井筒的顺序；所述流量注入控制单元用于控制所述射孔上的阀门的开启或闭合，从而控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；所述井筒压力平衡单元用于控制所述岩样的各井筒尾端的连通情况，以平衡所述岩样的各井筒内部的压力。3.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述应力测量装置进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器；所述应力传感器用于测量所述岩样内部各点的应力值。4.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述岩样放置装置还包括注水阀门和排水阀门，所述注水阀门和所述压裂液注入装置连接；所述压裂液注入装置进一步用于通过所述注水阀门向所述岩样放置装置内部注入压裂液，以使所述岩样浸泡在所述压裂液中；所述排水阀门用于将所述岩样放置装置内部的所述压裂液排出。5.根据权利要求4所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述系统还包括真空泵，所述岩样放置装置还包括真空泵阀门；所述真空泵位于所述岩样放置装置的外部并与所述岩样放置装置的真空泵阀门连接；所述真空泵用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后，通过所述真空泵阀门
抽出所述岩样放置装置内部的气体。6.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述系统进一步包括温度控制装置；所述温度控制装置用于调节所述岩样放置装置内部的温度。7.一种利用权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，其特征在于，所述方法包括，将所述岩样放置在所述岩样放置装置中；通过所述围压控制装置对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；按照压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液，以使所述岩样内部形成裂缝，所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线；通过所述裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；通过所述应力测量装置测量所述岩样内部的应力值；根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数；根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曹雄，鲜成钢，申颍浩，李国欣，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：