微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法及装置，该方法包括制作开设有注液孔和预置裂缝的实验样品；获取注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况；在实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展；在实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展；在预置裂缝的缝尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂工况。本发明专利技术中的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法能够直观监测在真实储层地应力条件下水力裂缝动态扩展规律，实时记录裂缝的动态扩展过程，为水力压裂室内实验研究提供了新方法，切实推动了水力压裂实验向精细化和定量化方向的进步。的进步。的进步。

【技术实现步骤摘要】
微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法及装置


[0001]本专利技术属于油气藏水力压裂开发
，尤其涉及一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法及装置。

技术介绍

[0002]我国非常规油气资源储量巨大，水力压裂是目前高效开发非常规油气资源最常用的储层改造工艺。通过水平井+多级压裂进行大规模体积压裂可以在非常规储层中形成大量水力裂缝，大幅增加储层泄流面积，形成大量具有高导流能力的油气运移通道，从而极大改善非常规油气开采条件，提高采收率。
[0003]随着水力压裂在非常规油气领域的成功应用以及非常规油气开采难度的逐年增加，对水力压裂裂缝扩展机理的研究方法提出了更高的要求。为了通过实验研究为现场的压裂设计和施工方案提供有力且可靠的技术支撑，水力压裂的室内实验在模拟真实地层地应力状态的基础上需要提供更多可视化、定量化、多元化的实验方法，传统的水力压裂实验难以准确监测水力裂缝的动态扩展路径、与天然裂缝或天然缝洞的交互作用以及采用暂堵工艺后裂缝的动态扩展路径，实验结束后难以对水力裂缝的形态进行定量化分析，难以通过实验结果准确的追溯水力裂缝起裂和扩展过程。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法及装置，旨在解决现有技术中的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法无法直观反应水力裂缝的定量化动态变化参数的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，包括：
[0006]制作开设有注液孔和预置裂缝的实验样品；
[0007]设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况；
[0008]在所述实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展；
[0009]在所述实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展；
[0010]在所述预置裂缝的尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂的工况。
[0011]在本专利技术的实施例中，所述设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况的步骤包括：
[0012]当预置裂缝的数量为一条时，获取所述水力裂缝的形态参数；
[0013]比对多个实验样品中不同预置裂缝形态下水力裂缝的裂缝起裂和扩展图像；
[0014]根据比对结果评估预置裂缝的形态参数、三向应力关系和注入流量大小对裂缝起裂和扩展的影响。
[0015]在本专利技术的实施例中，所述设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况的步骤包括：
[0016]当预置裂缝的数量为多条时，控制对实验样品中多个注液孔的注液次序，以模拟密切割压裂裂缝群起裂和扩展的复杂工况；
[0017]设计实验样品中多条预置裂缝的形态参数，获取在密切割压裂工况下裂缝群的扩展形态和多条水力裂缝间的相互干扰规律。
[0018]在本专利技术的实施例中，所述在所述实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展的步骤包括：
[0019]根据储层中实际工况设计预置裂缝与天然裂缝之间的交互关系；
[0020]当所述天然裂缝与所述水力裂缝的预计扩展路径不相交时，获取天然裂缝影响下的应力场对水力裂缝扩展的影响规律；
[0021]当所述天然裂缝与所述水力裂缝的预计扩展路径相交时，获取天然裂缝与水力裂缝之间的交互作用影响规律。
[0022]在本专利技术的实施例中，所述在所述实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟在缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展的步骤包括：
[0023]根据储层中实际工况设计预置裂缝与天然缝洞之间的交互关系；
[0024]当所述天然缝洞与所述水力裂缝的预计扩展路径不相交时，获取天然缝洞影响下的应力场对水力裂缝扩展的影响规律；
[0025]当所述天然缝洞与所述水力裂缝的预计扩展路径相交时，获取天然缝洞与水力裂缝之间的交互作用规律。
[0026]在本专利技术的实施例中，在所述在预置裂缝的尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂工况的步骤包括：
[0027]根据储层中实际工况和暂堵工艺设计暂堵剂在缝内的形态参数；
[0028]根据所述暂堵剂的形态参数在预置裂缝尖端填充对应类型和形态的暂堵剂；
[0029]实验后获取相应暂堵工艺下水力裂缝的转向扩展规律。
[0030]在本专利技术的实施例中，还提出一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟装置，如上所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法采用该模拟装置进行，所述微观可视化岩板水力压裂室内模拟装置包括：
[0031]外釜体，内部形成有密闭圆柱形空间，所述外釜体的顶部透明设置，所述圆柱形空间内设置有用于放置样品的样品座，所述样品座底部开设有注液孔；
[0032]图像采集组件，沿轴向安装于所述外釜体的上方并用于采集所述外釜体内样品在压裂过程中的动态图像；
[0033]侧向围压液压缸和垂向围压液压缸，在同一平面内分别沿X向、Y向和Z向对所述样品施加载荷；
[0034]流体注入泵，与所述注液孔通过管道连接并用于从底部对所述样品进行注液。
[0035]在本专利技术的实施例中，所述外釜体包括外筒、安装于所述外筒顶端和底端的上顶盖和底座板以及安装于所述上顶盖上的玻璃压板，所述上顶盖中心开设有便于观察外釜体内部的视窗口，所述玻璃压板为环形板状结构，且所述玻璃压板的内侧壁沿周向形成用于嵌设视窗玻璃的安装槽，所述视窗玻璃同轴覆盖所述视窗口。
[0036]在本专利技术的实施例中，所述样品座包括圆形底盘和安装于所述圆形底盘中心处的样品台，所述圆形底盘上开设有导向孔，所述圆形底盘和所述底座板同轴设置并通过导向轴导向连接，所述导向轴的底端安装于所述底板座上，所述导向轴的顶端贯穿并锁紧于所述导向孔内。
[0037]在本专利技术的实施例中，所述可视化岩板动态断裂实验装置还包括两端分别抵接所述视窗玻璃和所述样品的玻璃堵头以及安装于所述样品座上的错位加载板组，所述玻璃堵头、所述样品以及所述样品台共同组成矩形柱体，所述样品的外侧壁密封套设有密封橡胶套，所述错位加载板组为四个错位加载板卡接围合而成的矩形框架结构，所述错位加载板组的内侧与所述密封橡胶套的外侧壁密封紧贴。
[0038]通过上述技术方案，本专利技术实施例所提供的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法具有如下的有益效果：
[0039]在模拟的过程中，首先制作开设有注液孔和预置裂缝的实验样品；获取注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况；在实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展；在实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展；在预置裂缝的缝尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂工况；本专利技术可实现实验样品在真实储层地应力条件下水力裂缝动态扩展的可视化监测，真实记录裂缝的动态扩展过程，为水力压裂室内实验研究提供了新方法，切实推动了水力压裂实验向精细化和定量化方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，包括：制作开设有注液孔和预置裂缝的实验样品；设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况；在所述实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟在裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展；在所述实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟在缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展；在所述预置裂缝的尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂的工况。2.根据权利要求1所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，所述设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况的步骤包括：当预置裂缝的数量为一条时，获取所述水力裂缝的形态参数；比对多个实验样品中不同预置裂缝形态下水力裂缝的裂缝起裂和扩展图像；根据比对结果评估预置裂缝的形态参数、三向应力关系和注入流量大小对裂缝起裂和扩展的影响。3.根据权利要求1所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，所述设计所述注液孔和预置裂缝的参数，并模拟水力裂缝扩展的复杂工况的步骤包括：当预置裂缝的数量为多条时，控制对实验样品中多个注液孔的注液次序，以模拟密切割压裂裂缝群起裂和扩展的复杂工况；设计实验样品中多条预置裂缝的形态参数，获取在密切割压裂工况下裂缝群的扩展形态和多条水力裂缝间的相互干扰规律。4.根据权利要求1所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，所述在所述实验样品上预置多条不同形态的天然裂缝，并模拟裂缝体中水力裂缝的起裂和扩展的步骤包括：根据储层中实际工况设计预置裂缝与天然裂缝之间的交互关系；当所述天然裂缝与所述水力裂缝的预计扩展路径不相交时，获取天然裂缝影响下的应力场对水力裂缝扩展的影响规律；当所述天然裂缝与所述水力裂缝的预计扩展路径相交时，获取天然裂缝与水力裂缝之间的交互作用规律。5.根据权利要求1所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，所述在所述实验样品上预置多条不同形态的天然缝洞，并模拟在缝洞体中水力裂缝的起裂和扩展的步骤包括：根据储层中实际工况设计预置裂缝与天然缝洞之间的交互关系；当所述天然缝洞与所述水力裂缝的预计扩展路径不相交时，获取天然缝洞影响下的应力场对水力裂缝扩展的影响规律；当所述天然缝洞与所述水力裂缝的预计扩展路径相交时，获取天然缝洞与水力裂缝之间的交互作用规律。6.根据权利要求1所述的微观可视化岩板水力压裂室内模拟方法，其特征在于，在所述预置裂缝的尖端填充暂堵剂，并模拟暂堵转向压裂工况的步骤包括：根据储层...

【专利技术属性】
技术研发人员：常智，汪涛，陈勉，金衍，侯冰，卢运虎，考佳玮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：