CN105484738A - 用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法包括下述步骤：制作页岩岩板，并将页岩岩板劈裂成两个岩板部分。然后将两个岩板部分放置到用于测试裂缝的导流能力的装置中进行试验。由于两个岩板部分由页岩岩板劈裂而成，因此由两个岩板部分形成的裂缝能够模拟页岩的剪切裂缝的导流能力，从而使得装置不仅可以模拟体积压裂裂缝的导流能力，还可以模拟剪切压裂裂缝的导流能力。

Description

用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测页岩气藏的特性的方法，特别地涉及一种用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法。

背景技术

页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的非常规天然气资源。其形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩气藏储层中。但是，这些页岩气藏储层具有低孔、低渗的物性特征，若不实施压裂改造，形成大规模的裂缝网络带，给页岩气提供充分的流动通道，将无法获得理想的产量和采收率。

目前，主要采用滑溜水压裂液体系对页岩气藏压裂。但是，实际水力裂缝的剪切错位程度，以及凸起的大小和分布很难确定，从而给页岩气藏滑溜水压裂带来不确定的结果。因此，现有技术中经常采用用于测试裂缝导流能力的装置先对页岩导流裂缝的导流能力进行大概的预测。

其中，用在装置中的页岩裂缝的形成过程一般为：将要测试的页岩的主要成分制造成中间有凹槽的半圆形模型，再将两个半圆形模型正压裂就形成了一个中间有裂缝网络的页岩裂缝。但是，使用上述方法形成的页岩裂缝只能模拟页岩气藏条件下体积压裂裂缝的导流能力。

因此，如何解决现有只能模拟在页岩气藏条件下的体积压紧裂缝的导流能力的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法，其实现了在页岩气藏条件下的剪切压紧裂缝导流能力的试验测试。

本发明的用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法，包括下述步骤：先制作页岩岩板，并将其劈裂成两个岩板部分。然后将两个岩板部分放置到用于测试裂缝的导流能力的装置中进行试验。

在一个实施例中，在将两个所述岩板部分放入装置之前先将其压紧，使得两者之间形成裂缝。

在一个实施例中，沿页岩岩板的沉积层理的走向进行劈裂。

在一个实施例中，在两个岩板部分至少错开一部分的状态下或正对放置的状态下对两个所述岩板部分进行压紧。

在一个实施例中，两个所述岩板部分之间铺设支撑剂。

在一个实施例中，所述页岩岩板的主体成矩形，其中，其两个端面均为与所述页岩岩板的两个侧面光滑连接的弧形面。

在一个实施例中，在将岩板部分放入装置中之前，先在岩板部分的不用于形成裂缝的各个面上涂设硅胶并放置至凝固。

在一个实施例中，将支撑剂润湿之后再将其铺设到岩板部分上。

在一个实施例中，将两个所述岩板部分放置到装置后，对两个所述岩板部分施加的闭合压力从低到高变化或者保持不变。

相对于现有技术，本发明的用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法包括制作页岩岩板，并将页岩岩板劈裂成两个岩板部分。然后将两个页岩岩板放置到用于测试裂缝的导流能力的装置中进行试验。由于两个岩板部分由页岩岩板劈裂而成，因此由两个岩板部分形成的裂缝能够模拟页岩的剪切裂缝的导流能力，从而使得装置不仅可以模拟体积压裂裂缝的导流能力，还可以模拟剪切压裂裂缝的导流能力。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明的用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法的流程图；

图2为本发明中的页岩岩板的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法包括步骤制作页岩岩板1和步骤将页岩岩板1劈裂成两个岩板部分。在制作页岩岩板1时，优先选用用于制作页岩岩板1的岩样为天然的页岩岩心或页岩露头，以提高试验的准确性。当选用页岩露头时，应选用同层位的，以进一步提高试验的准确性。当选用页岩岩心时，应选用层理发育的页岩岩心，以便于对岩心进行劈裂。

进一步地，页岩是一种层理及天然裂缝发育程度较高的岩石。由于其岩性较脆，在进行水力压裂时，其易沿层理面发生剪切滑动形成剪切裂缝，因此在制作页岩岩板1的过程中，要充分考虑目标地层的层理形态特征。

在一个具体的实施例中，选取页岩材料时，应通过钻井取得目标储层的地层岩心或地面页岩露头。地层页岩露头的取样地点应与目标层位的地层层位相符，且越接近实际研究地点越好。取样时，先清理岩心附近的风化岩石层，接着采用机械手段沿页岩厚度方向挖掘大块的新鲜岩心。

如图2所示，将岩样加工成大致为17.7cm长、4cm厚、3.8cm宽的页岩岩板1，以便于将页岩岩板1放置到用于测试裂缝导流能力的装置中进行试验。进一步地，加工页岩岩板1时，将页岩岩板1的端面加工成与页岩岩板1的两个侧面11光滑连接的弧形面12，以便于对页岩岩板1进行劈裂，减少对其的破坏。并且加工时，应保证页岩岩板1的表面光滑平整。

此外，加工页岩岩板1时，应使页岩岩板1的沉积层理2的走向平行于页岩岩板1的长度方向。这样，便于沿沉积层理2的走向将页岩岩板1劈裂成两个大致为17.7cm长、2cm厚、3.8cm宽的岩板部分，从而可以防止页岩岩板1在劈裂的过程中产生较大的破碎。进一步地，加工好页岩岩板1后，应使沉积层理2基本位于页岩岩板1的中部附近，以便于将页岩岩板1劈裂成两片大小基本相同的岩板部分。

在对页岩岩板1进行劈裂之前，应该先在页岩岩板1的外侧涂设硅胶，并放置至凝固之后，再对页岩岩板1进行劈裂。这样，可以防止页岩岩板1在劈裂过程中产生较大的损坏。

页岩岩板1的具体劈裂方式可以为机械劈裂方式。例如使用劈裂机将页岩岩板1劈裂成两个岩板部分。采用劈裂方式形成的裂缝可以模拟剪切压裂裂缝的导流能力，从而增加了试验的多样性。此外，通过劈裂方式形成的裂缝之间在无支撑剂的情况下，也具有导流能力，从而进一步增加了试验的多样性。

在将页岩岩板1劈裂成两个岩板部分后，再将两个岩板部分压紧，以增加实验准确性。在实施例一中，先将两个岩板部分彼此错开一部分，然后再进行压紧。这样，可以模拟错位裂缝无支撑剂支撑的导流能力，以便更加符合地层的真实情况。具体地，两个岩板部分可以沿长度方向错开一定距离，也可以沿宽度方向错开一定距离。错开的距离可以由具体的试验目的而定。

在实施例二中，先将两个岩板部分彼此错开一部分，并在两个岩板部分上铺设支撑剂后，再将两个岩板部分压紧。这样，可以模拟错位裂缝有支撑剂支撑的导流能力。支撑剂可以选用例如砂砾。支撑剂的厚度可以根据实际的试验目的具体确定，以能够测试铺砂厚度对裂缝的导流能力的影响。此外，在两个岩板部分上铺设支撑剂时，应均匀铺置，以进一步提高试验的准确性。进一步地，可以先将支撑剂润湿后，再铺设在岩板部分上。这样，可以减少支撑剂在岩板部分上的滚动，从而使支撑剂能够均匀地铺设在岩板部分上。

此外，当测试错位裂缝的导流能力时，如果压紧后的岩板部分的体积过大，可以将凸出的岩板部分进行打磨。这样，在可以达到要求的错位程度时，还便于将其放到装置中。

在实施例三中，对两个岩板部分进行压紧时，使两个岩板部分正对放置。这样，可以模拟整合裂缝无支撑剂支撑的导流能力。当然，对两个岩板部分进行正压紧时，两个岩板部分可能不绝对正对设置。

在实施例四中，对两个岩板部分进行压紧时，使两个岩板部分正对放置，并且在两者之间设有支撑剂。这样，可以模拟整合裂缝有支撑剂支撑的导流能力。支撑剂的厚度也可以根据试验需要具体设定。

此外，在将两个岩板部分压紧之前，可以先测量两个岩板部分的表面的凸起，以能够得到裂缝表面的粗糙度。这样，可以进一步研究裂缝表面的粗糙度对导流能力的影响。

在将两个岩板部分压紧后，再将其放入用于测试裂缝的导流能力的装置中进行试验。该装置包括内部设有环形套筒的导流室，以及分别与导流室连通的加压装置、流体供给装置和流体测量装置。其中环形套筒上设有腔体。放置时，先将岩板部分放入到环形套筒中，并将环形套筒放入到导流室中，然后进行试验。岩板部分在环形套筒中的放置方式可以根据试验要求具体确定。

然后，通过加压装置对环形套筒施加闭合压力，进行裂缝的导流能力的实验测试。其中，在同一组试验中，可以从低到高设定一系列的闭合压力。在试验结束后，可以得到裂缝在不同闭合压力下的导流能力。当然，还可以对裂缝进行长期的导流能力实验测试。例如，在整个试验过程中设定一个稳定的闭合压力，然后测试裂缝的导流能力随时间的变化规律。

此外，在将岩板部分放入到环形套筒之前，应该先在岩板部分的不用于形成裂缝的各个面上涂设硅胶，并在凝固后再放入到环形套筒中。这样，可以防止岩板部分在试验过程中发生碎裂，而且可以使岩板部分与环形套筒的壁面接触更加紧密，从而减少在实验过程中流体从岩板部分与环形套筒的接触面间的通过量。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于模拟页岩气藏裂缝的导流能力的方法，包括下述步骤：

制作页岩岩板，并将其劈裂成两个岩板部分，

将两个岩板部分放置到用于测试裂缝的导流能力的装置中进行试验。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将两个所述岩板部分放入装置之前先将其压紧，使得两者之间形成裂缝。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述页岩岩板由天然的页岩岩心或页岩露头制作而成。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，沿所述页岩岩板的沉积层理的走向进行劈裂。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，在两个所述岩板部分至少错开一部分的状态下或正对放置的状态下对两个所述岩板部分进行压紧。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，两个所述岩板部分之间铺设支撑剂。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述页岩岩板的主体成矩形，其中，其两个端面均为与所述页岩岩板的两个侧面光滑连接的弧形面。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在将岩板部分放入装置中之前，先在岩板部分的不用于形成裂缝的各个面上涂设硅胶并放置至凝固。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将支撑剂润湿之后再将其铺设到岩板部分上。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，将两个所述岩板部分放置到装置后，对两个所述岩板部分施加的闭合压力从低到高变化或者保持不变。