【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低渗致密砂岩水力压裂，具体涉及一种薄互层水力压裂实验模拟方法。
技术介绍
1、水力压裂作为高效开发非常规低渗油气田的最有效手段，已广泛应用于国内外各大油田，并取得了显著成效。渤海中部低渗油田为低渗薄互层油田，裂缝能否沟通上下中间层是该类中间层高效开发的关键。应力差、施工排量、压裂液体系、中间层物性以及天然裂缝均是影响裂缝形态的重要参数，国内外的研究人员通过数值模拟的方法深入研究上述参数对裂缝形态的影响，且水平应力差、施工排量、压裂液体系、中间层物性和天然裂缝对裂缝形态的影响也得到了室内实验的验证。水平应力差主要影响了裂缝的延伸形态，纵向储上层或下层的应力差是影响裂缝穿层扩展的重要因素。
2、总之，现阶段室内实验不能有效对薄互层进行水力压裂模拟。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种薄互层水力压裂实验模拟方法，用于解决现阶段室内实验不能有效对薄互层进行水力压裂模拟的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术公开了一种薄互层水力压裂实验模拟方法，包括：
4、步骤a：设计薄互层水力压裂实验的岩样分析模型，所述岩样分析模型为长方体，包括自下而上依次叠置的下层、中间层和上层，其中所述中间层作为起裂层，所述中间层内及其以上的上层垂直插设有模拟井筒，计算中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数；
5、步骤b：根据所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数，分别确定下层、
6、步骤c：根据下层、中间层和上层的人造岩样的配比，分层浇筑下层、中间层和上层，并在所述中间层及所述上层中插设模拟井筒，成型薄互层水力压裂实验的岩样物理模型；
7、步骤d：对所述薄互层水力压裂实验的岩样物理模型施加三向荷载，并向模拟井筒的井口注入压裂液，开展三轴水力压裂物理模拟实验。
8、具体地，所述步骤a包括以下具体步骤：
9、步骤a1：设计薄互层水力压裂实验的岩样分析模型，所述实验岩样模型为长方体，包括从下而上依次叠置的下层、中间层和上层，其中选定所述中间层作为起裂层，所述中间层内及其以上的上层垂直插设有模拟井筒；
10、步骤a2：对所述岩样分析模型进行荷载设计，其中从中间层选择两个相邻的侧面，一个作为施加水平最小地应力的面，记作a面，另一个施加水平最大地应力的面，记作b面；选定上层的顶面作为施加垂向应力的面，记作c面；
11、步骤a3：通过铁板在水平最小地应力的面、施加水平最大地应力的面和施加垂向应力的面上分别施加水平最小地应力、水平最大地应力和垂向应力，使中间层与上层或下层产生应力差，以模拟所述岩样分析模型承受三轴应力，计算所述岩样分析模型承受三轴应力时所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数。
12、其中，所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数包括中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差，所述中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差的表达式为：
13、
14、式中，为中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差；
15、为岩样分析模型的总高度；
16、为上层或下层的弹性模量；
17、为中间层的弹性模量；
18、为中间层的高度；
19、为施加水平最小地应力的面受到的总应力。
20、所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数还包括中间层的弹性模量，所述中间层的弹性模量的表达式为：
21、
22、式中，为岩样分析模型的总高度；
23、为施加水平最小地应力的面受到的总应力；
24、为中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差；
25、为中间层的高度；
26、为上层或下层的弹性模量。
27、具体地，所述步骤c包括以下具体步骤：
28、步骤c1：根据下层的人造岩样的配比，浇筑下层的人造岩样；
29、步骤c2：待下层浇筑凝固后，根据中间层的人造岩样的配比，先浇筑中间层的第一层的人造岩样；
30、步骤c3：制作模拟井筒，并将所述模拟井筒至于中间层的第一层上；
31、步骤c4：待中间层的第一层浇筑凝固后，将制造完成的模拟井筒放置在中间层的第一层上继续浇筑中间层的第二层；
32、步骤c5：待中间层的第二层浇筑凝固后，根据上层的人造岩样的配比，浇筑上层的人造岩样；
33、步骤c6：待上层浇筑完全凝固，所述薄互层水力压裂实验的岩样物理模型制作完成。
34、进一步地，所述模拟井筒包括位于上部的井口段和位于下部的筒身段，制作所述模拟井筒包括以下步骤：
35、在所述模拟井筒的筒身段的底部设置铁网，并在铁网外包裹一层塑料薄膜作为裸眼段，完成模拟井筒的制作。
36、具体地，所述下层的人造岩样的浇筑高度为10cm、浇筑长度和宽度均为30cm；
37、所述中间层的第一层的浇筑高度5cm和第二层的浇筑高度5cm，共同组成了中间层的总高度，即为10cm；中间层的第一层和第二层的浇筑长度和宽度均为30cm；
38、所述上层的人造岩样的浇筑高度为10cm、浇筑长度和宽度均为30cm。
39、具体地，所述模拟井筒的筒身段的高度为12cm、裸眼段高度为3cm。
40、其中，在所述步骤c4至所述步骤c6的过程中，始终保持所述模拟井筒垂直于上层的顶面。
41、具体地，所述步骤d包括以下具体步骤：
42、步骤d1：以所述薄互层水力压裂实验的岩样物理模型作为岩样，对岩样进行固井；
43、步骤d2：将完成固井的岩样放在三轴水力压裂实验的实验台上，并将岩样物理模型固定在实验台上；
44、步骤d3：从中间层选择两个相邻的侧面分别施加水平最小地应力和施加水平最大地应力的钢板后固定，再安装施加垂向应力的钢板，最后安装外部的保护装置；
45、步骤d4：利用三轴试验机向所述薄互层水力压裂实验的岩样物理模型施加三向荷载，待三向围压稳定后；通过控制压裂液排量向模拟井筒的井口注入压裂液，压裂液到达裸眼段并且穿过薄膜，逐渐横向穿过中间层形成贯穿裂缝，直至显示设备显示的注入压力曲线出现大幅度下降，实验结束。
46、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
47、本专利技术公开了一种薄互层水力压裂实验模拟方法，包括：设计薄互层水力压裂实验的岩样分析模型，所述岩样分析模型为长方体，包括从下而上依次叠置的下层、中间层和上层，其中所述中间层作为起裂层，所述中间层内及其以上的上层垂直插设有模拟井筒，计算中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数；根据所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数，分别确定下层、中间层和上层的人造岩样的配比；根据下层、中间层和上层的人造岩样的配比，分层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述步骤a包括以下具体步骤：
3.根据权利要求2所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数包括中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差，所述中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差的表达式为：
4.根据权利要求2所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数包括中间层的弹性模量，所述中间层的弹性模量的表达式为：
5.根据权利要求1所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述步骤c包括以下具体步骤：
6.根据权利要求5所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，p>
10.根据权利要求1所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述步骤d包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述步骤a包括以下具体步骤：
3.根据权利要求2所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数包括中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差，所述中间层和上层或下层之间受到的最小水平力的应力差的表达式为：
4.根据权利要求2所述的薄互层水力压裂实验模拟方法，其特征在于，所述中间层及其与上层或下层之间的岩石力学参数包括中间层的弹性模量，所述中间层...
【专利技术属性】
技术研发人员：幸雪松，姜浒，武广瑷，彭成勇，刘伟，王景鹤，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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