CN107831051A - 模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，包括：步骤1，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心；步骤2，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心；步骤3，进行岩心的剖切分段；步骤4，根据裂缝开度选择隔板厚度；步骤5，确定隔板形状及镂空加工；步骤6，采用岩心、镂空隔板形成组合裂缝岩心；步骤7，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝。通过该模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法可以进一步认识压裂裂缝内部的渗流规律、基质与裂缝之间的渗流耦合规律以及裂缝与井筒间的渗流规律，为致密油藏压裂后高效开发提供理论依据。

Description

模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法
技术领域
本发明涉及石油勘探开发行业油藏渗流机理物理模拟研究技术领域，特别是涉及到一种模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法。
背景技术
目前，在石油勘探开发行业的油藏渗流机理研究领域，以岩心为载体，模拟油藏开发方式，开展室内驱油实验，是实现油藏渗流机理研究的主要手段。水力压裂是目前致密油藏开发的主要增产方式，明晰水力压裂后油藏的渗流特征和开采机理是实现致密油藏压裂作业后高效开发的前提。以天然岩心为载体，室内开展岩心尺度水力压裂裂缝模拟，仍是水力压裂后油藏渗流特征和开采机理研究的重要途径。
天然岩心室内造缝方法主要有两种，一种是借助巴西劈拉仪或岩石力学三轴测试系统，基于岩石受力破裂原理，即当岩石内的最大应力达其强度极限时，岩石发生断裂破坏成两部分，一般采用径向拉伸和轴向压缩两种造缝方式。这种造缝方法形成的裂缝形态不规则、无法控制裂缝形状、方位和开度，且一块基质岩心只能完成一种形状、尺寸的裂缝造缝，基质岩心不能重复使用，无法实现在同一基质岩心上研究裂缝形态、开度对渗流特征的影响。另一种是将岩心切成对等的两半，根据所需的裂缝开度，用中间垫片厚度或者填砂颗粒的直径模拟或计算裂缝宽度。这种造缝方法可以有效控制裂缝开度，但由于垫片或填砂材质不能耐受高温、易被油气腐蚀，因此在高温及油气环境下，裂缝开度不稳定，不适用于高温高压油藏压裂裂缝渗流物理模拟实验。
由于天然岩心室内造缝技术的不成熟，阻碍了岩心尺度水力压裂裂缝物理模拟技术的发展，导致油田开发人员对致密油藏压裂后的渗流机理研究出现技术瓶颈，关于压裂裂缝内部的渗流规律、基质与裂缝之间渗流耦合规律、裂缝与井筒间的渗流规律至今仍待厘清。为此我们发明了一种新的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种是实现致密油藏人工压裂后开采机理及渗流特征研究的室内物理模拟技术的核心的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，该模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法包括：步骤1，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心；步骤2，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心；步骤3，进行岩心的剖切分段；步骤4，根据裂缝开度选择隔板厚度；步骤5，确定隔板形状及镂空加工；步骤6，采用岩心、镂空隔板形成组合裂缝岩心；步骤7，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心，基质岩心取材方便，选择油藏岩心，或选择露头岩心，保证室内物理模拟用的基质岩心载体与实际油藏岩石的物性、孔隙结构基本一致。
在步骤2中，根据室内物理模拟实验所用的岩心夹持器规格，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心，岩心尺寸灵活选择，为全直径岩心、柱塞岩心或长岩心。
在步骤3中，沿着预先设定的造缝方向、根据所需造缝数量确定岩心块或段数量，岩心块或段数量等于造缝数量+1，将圆柱形岩心剖切成块或段；根据造缝数量选择丁氰橡胶隔板数量，丁氰橡胶隔板数量等于裂缝条数，裂缝数量可控，只需改变岩心剖切块或段数即可实现在同一基质岩心上研究裂缝数量对渗流特征的影响。
在步骤4中，根据裂缝开度选择丁氰橡胶隔板，隔板厚度等于裂缝开度，裂缝开度可控，只需更换不同厚度的隔板即可实现在同一基质岩心上研究裂缝开度对渗流特征的影响。
在步骤5中，根据岩心剖切面确定丁氰橡胶隔板的形状和尺寸，丁氰隔板与岩心剖切面具有相同的形状和尺寸；根据模拟的裂缝形态确定丁晴橡胶隔板的镂空形态，用割刀在丁氰橡胶隔板上镂空，镂空的形状、尺寸与裂缝的形状、尺寸相似，裂缝形态可控，只需通过改变镂空形状、尺寸即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态对渗流特征的影响；胶板材质采用耐油、耐温、耐盐、耐腐、耐压、耐磨、密封性强的丁氰橡胶，环境适应性强。
在步骤6中，将岩心、镂空丁氰橡胶隔板按照顺序依次装入岩心夹持器，每两岩心块或段之间放置一块镂空丁氰隔板，形成组合裂缝岩心，造缝方法可操作性强，只需将基质岩心剖开夹入密封镂空胶板即可实现造缝，组合裂缝岩心可重复装卸，且不受装卸环境及操作人员影响。
在步骤7中，模拟地层上覆压力，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝，施加围压后的组合裂缝岩心应用范围广，可应用于致密砂岩油藏的弹性驱、水驱、气驱多种开发方式的室内模拟实验；实验结果可对比性强，基质岩心可重复利用，只需更换不同厚度、镂空形状和尺寸的胶板，即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态、开度对渗流特征的影响。
本发明中的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，可以根据实际油藏的裂缝配置方式，通过改变丁氰橡胶隔板的厚度、镂空形状、尺寸及岩心剖切段的数量实现对裂缝开度、形状尺寸及条数的控制。该方法为致密油藏人工压裂后开采机理及渗流特征研究的室内物理模拟提供含有裂缝的岩心载体，要求岩心中的裂缝与实际油藏人工压裂裂缝尽可能相似，以期进一步认识压裂裂缝内部的渗流规律、基质与裂缝之间的渗流耦合规律以及裂缝与井筒间的渗流规律，为致密油藏压裂后高效开发提供理论依据。
附图说明
图1为本发明的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法的流程图。
步骤101，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心，基质岩心取材方便，既可选择油藏岩心，又可选择露头岩心，其有益效果为保证室内物理模拟用的基质岩心载体与实际油藏岩石的物性、孔隙结构基本一致。
步骤102，根据室内物理模拟实验所用的岩心夹持器规格，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心，岩心尺寸灵活选择，可为全直径岩心、柱塞岩心或长岩心。其有益效果为可根据室内物理模拟用的岩心夹持器规格选择基质岩心形状尺寸，便于实验操作。
步骤103，沿着预先设定的造缝方向、根据所需造缝数量确定岩心段数量，岩心块(或段)数量等于造缝数量+1，将圆柱形岩心剖切成块(或段)；根据造缝数量选择丁氰橡胶隔板数量，丁氰橡胶隔板数量等于裂缝条数，其有益效果为裂缝数量可控，只需改变岩心剖切块(或段)数即可实现在同一基质岩心上研究裂缝数量对渗流特征的影响。
步骤104，根据裂缝开度选择丁氰橡胶隔板，隔板厚度等于裂缝开度，其有益效果为裂缝开度可控，只需更换不同厚度的隔板即可实现在同一基质岩心上研究裂缝开度对渗流特征的影响。
步骤105，根据岩心剖切面确定丁氰橡胶隔板的形状和尺寸，丁氰隔板与岩心剖切面具有相同的形状和尺寸；根据模拟的裂缝形态确定丁晴橡胶隔板的镂空形态，用割刀在丁氰橡胶隔板上镂空，镂空的形状、尺寸与裂缝的形状、尺寸相似，其有益效果为裂缝形态可控，只需通过改变镂空形状、尺寸即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态对渗流特征的影响；胶板材质采用丁氰橡胶，环境适应性强，可满足高温高压、原油硫化氢等多种实验条件。
步骤106，将岩心、镂空丁氰橡胶隔板按照顺序依次装入岩心夹持器，每两岩心块(或段)之间放置一块镂空丁氰隔板，形成组合裂缝岩心，其有益效果为造缝方法可操作性强，只需将基质岩心剖开夹入密封镂空胶板即可实现造缝，组合裂缝岩心可重复装卸，且不受装卸环境及操作人员影响。
步骤107，模拟地层上覆压力，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝，其有益效果为施加围压后的组合裂缝岩心应用范围广，可应用于致密砂岩油藏的弹性驱、水驱、气驱等多种开发方式的室内模拟实验；实验结果可对比性强，基质岩心可重复利用，只需更换不同厚度、镂空形状和尺寸的胶板，即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态、开度对渗流特征的影响。
本发明的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，沿着所需造缝方向，根据造缝数量，将基质岩心剖切为段(或块)，在剖切后的岩心段(或块)之间夹入镂空的密封胶板实现人工造缝。基质岩心既可取自实际油气藏，也可取自天然露头；岩心尺寸灵活选择，可为全直径岩心、柱塞岩心或长岩心。改变胶板厚度可控制裂缝开度，镂空形状和尺寸可模拟裂缝的形状和尺寸，因此对于一组基质岩心段(或块)，只需通过改变镂空胶板的厚度和/或镂空形状及尺寸就可实现在一组基质岩心段(或块)上模拟多种不同形状尺寸、开度及数量的裂缝，便于裂缝渗流模拟实验数据的比对分析。胶板材质采用耐油、耐压、耐高温、耐腐蚀的丁氰橡胶，可满足高温高压致密油藏压裂改造后的室内渗流物理模拟实验需求。本发明涉及的岩心造缝方法解决了致密油藏压裂裂缝渗流物理模拟难题，对压裂改造后致密油藏的高效合理开发具有重要意义。

Claims (8)

1.模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，该模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法包括：
步骤1，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心；
步骤2，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心；
步骤3，进行岩心的剖切分段；
步骤4，根据裂缝开度选择隔板厚度；
步骤5，确定隔板形状及镂空加工；
步骤6，采用岩心、镂空隔板形成组合裂缝岩心；
步骤7，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝。
2.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤1中，根据致密油藏的岩石物性参数和孔隙结构特征，选择基质岩心，基质岩心取材方便，选择油藏岩心，或选择露头岩心，保证室内物理模拟用的基质岩心载体与实际油藏岩石的物性、孔隙结构基本一致。
3.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤2中，根据室内物理模拟实验所用的岩心夹持器规格，将基质岩心加工为直径、长度合适的圆柱形岩心，岩心尺寸灵活选择，为全直径岩心、柱塞岩心或长岩心。
4.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤3中，沿着预先设定的造缝方向、根据所需造缝数量确定岩心块或段数量，岩心块或段数量等于造缝数量+1，将圆柱形岩心剖切成块或段；根据造缝数量选择丁氰橡胶隔板数量，丁氰橡胶隔板数量等于裂缝条数，裂缝数量可控，只需改变岩心剖切块或段数即可实现在同一基质岩心上研究裂缝数量对渗流特征的影响。
5.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤4中，根据裂缝开度选择丁氰橡胶隔板，隔板厚度等于裂缝开度，裂缝开度可控，只需更换不同厚度的隔板即可实现在同一基质岩心上研究裂缝开度对渗流特征的影响。
6.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤5中，根据岩心剖切面确定丁氰橡胶隔板的形状和尺寸，丁氰隔板与岩心剖切面具有相同的形状和尺寸；根据模拟的裂缝形态确定丁晴橡胶隔板的镂空形态，用割刀在丁氰橡胶隔板上镂空，镂空的形状、尺寸与裂缝的形状、尺寸相似，裂缝形态可控，只需通过改变镂空形状、尺寸即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态对渗流特征的影响；胶板材质采用耐油、耐温、耐盐、耐腐、耐压、耐磨、密封性强的丁氰橡胶，环境适应性强。
7.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤6中，将岩心、镂空丁氰橡胶隔板按照顺序依次装入岩心夹持器，每两岩心块或段之间放置一块镂空丁氰隔板，形成组合裂缝岩心，造缝方法可操作性强，只需将基质岩心剖开夹入密封镂空胶板即可实现造缝，组合裂缝岩心可重复装卸，且不受装卸环境及操作人员影响。
8.根据权利要求1所述的模拟致密油藏人工压裂裂缝的天然岩心造缝方法，其特征在于，在步骤7中，模拟地层上覆压力，为组合裂缝岩心施加围压，完成岩心造缝，施加围压后的组合裂缝岩心应用范围广，可应用于致密砂岩油藏的弹性驱、水驱、气驱多种开发方式的室内模拟实验；实验结果可对比性强，基质岩心可重复利用，只需更换不同厚度、镂空形状和尺寸的胶板，即可实现在同一基质岩心上研究裂缝形态、开度对渗流特征的影响。
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