CN108318528A - 电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置，该方法包括：获取岩石样品；向岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立应力环境；在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；根据多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。由于该方案考虑到了目标区域的具体情况，通过模拟垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立准确的应力环境；并在该应力环境中进行电脉冲压裂实验，以确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，因而解决了现有方法中存在的所确定的工作参数误差大、使用效果差的技术问题。

Description

电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置

技术领域

本申请涉及油气开发技术领域，特别涉及一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置。

背景技术

在对油田进行油气开发的过程中，常常会需要对油田所在的区域进行储层改造，以提高储层的渗透率，提高油气的开采效率。目前大多是利用水力压裂的方式对储层进行改造。但是，水力压裂得到裂缝往往比较单一，改造效果并不理想。随着技术的发展，电脉冲压裂作为一种新的储层改造方式，由于可以获得相对水力压裂更加多样、更加复杂的裂缝形态，逐渐受到了人们的重视。其中，上述电脉冲压裂通常是通过等离子发生器产生瞬态冲击波对储层进行多次、高强度的冲击改造，以诱导人工裂缝产生。

目前，还没有一套完整、准确的确定电脉冲压裂的工作参数的方法。通常是基于技术人员的经验，或者通过简单的模拟实验，确定出所需要使用的电脉冲压裂的工作参数。因此，现有方法具体实施时，往往存在所确定的工作参数误差大、使用效果差的技术问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置，以解决现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到能够准确地模拟目标区域的应力环境，进而准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果。

本申请实施例提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法，包括：

获取目标区域的岩石样品；

向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，其中，所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力根据目标区域的地质背景资料确定；

在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；

根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在一个实施方式中，所述岩石样品为所述目标区域中尺寸大于预设尺寸的露头岩石，其中，所述预设尺寸包括：长为761毫米、宽为762毫米、高为914毫米。

在一个实施方式中，在获取目标区域的岩石样品后，在建立与目标区域相同的应力环境之前，所述方法还包括：

在所述岩石样品的中心位置开设井眼；

在所述井眼中布设等离子发生器，并将所述等离子发生器与脉冲输出装置相连，其中，所述脉冲输出装置用于向所述等离子发生器输出脉冲信号，所述等离子发生器用于根据所述脉冲信号生成与所述脉冲信号相应的等离子冲击波对所述岩石样品进行电脉冲压裂；

将所述岩石样品置于压力加载腔中，并在所述岩石样品的侧壁布设应变片；

向所述加载腔内充注预设压强的流体，以建立与目标区域与相同的流体环境。

在一个实施方式中，所述预设压强为20MPa。

在一个实施方式中，向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，包括：

通过所述压力加载腔向所述岩石样品提供所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力，其中，所述压力加载腔的侧壁布设有加压装置。

在一个实施方式中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据，包括：

按照以下方式根据多组预设的工作参数中的当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行当前组电脉冲压裂实验，以获取当前组实验结果数据：

按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；

通过所述应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征；

将所述裂缝的延伸方向和所述裂缝的形态特征作为所述当前组实验结果数据。

在一个实施方式中，所述当前组预设的工作参数包括以下至少之一：等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长、等离子冲击波的能量。

在一个实施方式中，所述裂缝的形态特征包括以下至少之一：裂缝的条数、裂缝的长度、裂缝的方向、裂缝的高度。

在一个实施方式中，在获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理之前，所述方法还包括：

对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行滤失测试，得到测试结果；

根据所述测试结果，确定当前组电脉冲压裂的测试效果，所述当前组电脉冲压裂的测试效果用于校验所述适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

本申请实施例还提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定装置，包括：

获取模块，用于获取目标区域的岩石样品；

建立模块，用于向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境；

实验模块，用于在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；

确定模块，用于根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在一个实施方式中，所述实验模块包括：

第一处理单元，用于按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；通过应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

第一确定单元，用于根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

第二处理单元，用于获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

第二确定单元，用于根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征。

在本申请实施例中，由于考虑到了目标区域的具体环境条件，通过提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立与目标区域相近的应力环境；并在该应力环境中进行多组电脉冲压裂实验，以确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，因而解决了现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施方式提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法的处理流程图；

图2是根据本申请实施方式提供的电脉冲压裂的工作参数的确定装置的组成结构图；

图3是在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置对某目标区域中电脉冲压裂的工作参数进行确定的示意图；

图4所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置中对岩样施加三向围压的示意图；

图5是在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置获得的进行电脉冲压裂实验前后的井筒滤失压降测试曲线的示意图；

图6是在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置获得的岩石样品应变数据曲线的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

考虑到现有技术，由于大多是基于技术人员的经验，或者通过简单的模拟实验，确定所需要使用的电脉冲压裂的工作参数，没有形成一套完整、科学的确定方法和评价标准，导致具体实施时，往往会存在所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑可以充分考虑待压裂的目标区域具体的环境条件，建立与目标区域相近的应力环境，再通过进行多组电脉冲压裂实验，以确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，从而解决现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果。

基于上述思考思路，本申请实施例提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法。具体请参阅图1所示的根据本申请实施方式提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法的处理流程图。本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法，具体实施时，可以包括以下步骤。

S11：获取目标区域的岩石样品。

在一个实施方式中，上述目标区域具体可以是页岩储层区域。当然，需要说明的是，上述所列举的目标区域只是为了更好地说明本申请实施方式。具体实施时，也可以根据具体情况和施工要求，将本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法应用到其他具有类似地质特征的区域。对此，本申请不作限定。

在一个实施方式中，考虑到电脉冲压裂大多是对一个相对较大的区域范围内的储层进行压裂改造，为了后续能够较好地进行电脉冲压裂实验，得到表征效果相对较为准确、可靠的实验结果数据，所获取的目标区域的岩石样品具体要求大于预设尺寸。具体的，所述岩石样品可以为从所述目标区域中采集得到的尺寸大于预设尺寸的露头岩石。其中，上述预设尺寸具体包括：长为761毫米、宽为762毫米、高为914毫米。当然，需要说明的是，上述所列举的预设尺寸只是为了更好地说明本申请实施方式。具体实施时，也可以根据具体情况和施工要求选择其他合适的尺寸作为上述预设尺寸。对此，本申请不作限定。

在一个实施方式中，在获取目标区域的岩石样品后，在建立与目标区域相同的应力环境之前，所述方法具体还可以包括以下内容。

S1：在所述岩石样品的中心位置开设井眼。

S2：在所述井眼中布设等离子发生器，并将所述等离子发生器与脉冲输出装置相连，其中，所述脉冲输出装置用于向所述等离子发生器输出脉冲信号，所述等离子发生器用于根据所述脉冲信号生成与所述脉冲信号相应的等离子冲击波对所述岩石样品进行电脉冲压裂。

S3：将所述岩石样品置于压力加载腔中，并在所述岩石样品的侧壁布设应变片。

S4：向所述加载腔内充注预设压强的流体，以建立与目标区域与相同的流体环境。

在本实施方式中，考虑到具体施工时运用电脉冲压裂进行储层改造的具体情况，为了更好地模拟具体施工中电脉冲压裂的实施特征，可以在岩石样品的中心位置开设井眼，并在所述井眼出布设等离子发生器。所述等离子发生器与岩石样品之外的用于控制的脉冲输出装置相连。具体模拟时，可以模拟出具体的施工现场，通过控制脉冲输出装置的工作参数，调整对等离子发生器输出的脉冲信号，进而等离子发生器可以根据接收到的脉冲信号对岩石样品进行相应的电脉冲压裂。

在本实施方式中，具体实施时，可以将岩石样品置于压力加载腔中，以模拟真实施工中的储层。其中，上述压力加载腔又称为岩样加载框架，具体可以是一种能容纳较大尺寸的岩石样品的容器，可以模拟具体施工场景中地层里井筒等结构。具体的，上述压力加载腔的侧面还分别布设有相应的压力加载装置，因此，通过上述压力加载腔可以较为准确地模拟出岩石样品所处的目标区域中的应力环境。

在本实施方式中，具体实施时，可以在所述岩石样品的多个侧壁表面布设应变片。其中，上述应变片具体可以用于采集岩石样品不同侧壁表面上不同方向的应变数据。

在本实施方式中，具体实施时，可以向所述加载腔内充注预设压强的流体。其中，上述预设压强具体可以是20MPa，通常不超过82MPa。上述流体具体可以是水等溶液。如此，可以较为准确地模拟出与目标区域相同的流体环境，进而后续可以得到相对更加准确的实验结果数据。

S12：向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，其中，所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力根据目标区域的地质背景资料确定。

在本实施方式中，考虑到具体施工时目标区域的岩石通常会同时受到三个方向的围压影响，而这三个方向的围压影响对电脉冲压裂的效果产生较为明显的影响。因此，为了能够更加准确地模拟出真实的施工场景中电脉冲压裂过程，需要同时引入三个方向的围压进行具体考虑。具体的，可以向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，其中，所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力根据目标区域的地质背景资料确定。

在本实施方式中，具体实施时，所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力根据目标区域的地质背景资料确定，具体实施时可以包括：根据施工时的测井数据、岩石测试数据和压裂测试数据等数据，确定目标区域的地应力场参数；进而可以根据目标区域的地应力场参数，确定目标区域的地层中不同方向的围压大小。即分别确定垂向应力、水平第一应力、水平第二应力。其中，上述水平第一应力具体可以是水平最大主应力，上述水平第二应力具体可以是水平最小主应力。具体操作时，可以利用压力加载腔分别在岩石样品的垂向施加垂向应力，在岩石样品的水平向施加水平第一应力和水平第二应力。如此，可以建立与岩石样品所处的目标区域的地层中相同的应力环境，以便后续可以通过模拟的电脉冲压裂实验，得到更加准确、更具有参考性的实验结果数据。

在一个实施方式中，上述垂向应力、水平第一应力、水平第二应力的具体数值最高可以设置为69MPa。当然，具体实施时，可以结合目标区域的具体情况，灵活设置合适的数值作为上述垂向应力、水平第一应力、水平第二应力。对此，本申请不作限定。

S13：在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据。

在一个实施方式中，在建立上述与目标区域相同或近似的应力环境后，可以设置多组不同的预设的工作参数，并分别根据各组预设的工作参数，通过控制电脉冲输出装置，控制等离子发生器在与目标区域相同的应力环境中进行电脉冲压裂实验，得到于每组预设的工作参数对应的实验结果数据，以便后续可以分析出实验结果数据和工作参数之间的联系。

在一个实施方式中，以当前组为例，具体实施时，可以按照以下方式根据多组预设的工作参数中的当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行当前组电脉冲压裂实验，以获取当前组实验结果数据：

S1：按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；

S2：通过所述应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

S3：根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

S4：获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

S5：根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征；

S6：将所述裂缝的延伸方向和所述裂缝的形态特征作为所述当前组实验结果数据。

在一个实施方式中，上述工作参数具体可以包括以下至少之一：等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长、等离子冲击波的能量等。当然，需要说明的是，具体实施时，可以将上述所列举的多种工作参数中的一种或多种作为上述的工作参数，也可以根据具体情况和施工要求引入除上述列举的工作参数以外的其他参数作为上述工作参数。

在本实施方式中，需要补充的是，由于等离子发生器是与电脉冲输出装置相连并受电脉冲输出装置控制的，因此等离子发生器所产生的等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长、等离子冲击波的能量等往往与电脉冲输出装置的电脉冲的频率、电脉冲的时长、电脉冲的能量等分别存在对应关系。因此，上述工作参数具体指的也可以是电脉冲的频率、电脉冲的时长、电脉冲的能量等参数。

在本实施方式中，需要说明的是，具体施工时，通过对上述工作参数中的一个或多个进行调整，往往会得到差异相对较大的压裂效果。因此，在本实施方式中可以根据具体情况设置多组预设的工作参数，不同组件的预设的工作参数可以完全不同，也可以存在部分参数相同。具体的，例如，可以将等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长、等离子冲击波的能量作为本实施方式的工作参数。其中，第一组预设的工作参数中的等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长和第二组预设的工作参数中的等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长完全相同，但两组中的等离子冲击波的能量不同，则可以认为第一组和第二组预设的工作参数不同。

在一个实施方式中，具体实施时，可以根据通过应变片采集的所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据进行综合分析，以确定出裂缝的延伸方向，甚至可以根据裂缝的延伸方向对裂缝的趋势进行预测。

在本实施方式中，需要说明的是，具体实施时可以根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片。如此，可以获得表征效果相对更好、更准确的观察切片，以便后续处理时可以准确地确定出裂缝的形态特征。

在一个实施方式中，具体实施时，可以收集压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片，并多根据观察切片对岩石样品表面的裂缝进行观察，以确定裂缝的形态特征。其中，上述裂缝的形态特征具体可以包括以下至少之一：裂缝的条数、裂缝的长度、裂缝的高度、裂缝的方向等。其中，上述裂缝的条数具体可以指的是切片中裂缝的数量，上述裂缝的长度具体可以指的是裂缝的横向长度，上述裂缝的高度具体可以指的是裂缝纵向上的最高点和最低点之间的纵向距离，上述裂缝的方向具体可以指的裂缝延伸的角度等。当然，需要说明的是，具体实施时，可以将上述所列举的多中裂缝特征中的一种或多种作为本实施方式的裂缝的形态特征。此外，也可以根据具体情况和施工要求引入除上述所列举的形态特征以外的其他形态特征作为上述的裂缝的形态特征。对此，本申请不作限定。

S13：根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在本实施方式中，具体实施时，可以对上述多组实验结果数据进行比较，并结合具体的施工要求和目标区域的具体情况，选择一组符合要求的实验结果数据所对应的预设的工作参数作为适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。具体的，例如，进行了两组电脉冲压裂实验，得到两组实验结果数据，即：第一组数据和第二组数据。分别将第一组数据中的裂缝的延伸方向和第二数据中的裂缝的延伸方向进行比较，将第一组数据中的裂缝的形态特征和第二数据中的裂缝的形态特征进行比较，选择实验结果数据中裂缝方向相对角度、裂缝条数相对较多，以及裂缝的长度相对较长、裂缝的宽度相对较宽的一组数据所对应的预设的工作参数作为上述适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在本申请实施例中，相较于现有技术，由于该考虑到了目标区域的具体环境条件，通过提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立与目标区域相近的应力环境；并在该应力环境中进行多组电脉冲压裂实验，以确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，因而解决了现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果。

在一个实施方式中，考虑到具体施工时，垂向方向的裂缝通常都能满足施工要求，因此水平方向的裂缝大多是较为关注的对象。基于上述情况，根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向，具体可以包括以下内容：

S1：在所述沿水平第一应力方向的应变数据大于所述沿水平第二应力方向的应变数据的情况下，确定裂缝延伸方向为所述沿水平第二应力方向；

S2：在所述沿水平第一应力方向的应变数据小于所述沿水平第二应力方向的应变数据的情况下，确定裂缝延伸方向为所述沿水平第一应力方向。

在本实施方式中，需要说明的是，当所述沿水平第一应力方向的应变数据大于所述沿水平第二应力方向的应变数据时，可以判断裂缝具体在所述沿水平第一应力方向上发生膨胀，因此，裂缝的纵向在所述沿水平第二应力方向进行延伸。相似的，当所述沿水平第二应力方向的应变数据大于所述沿水平第一应力方向的应变数据时，可以判断裂缝具体在所述沿水平第二应力方向上发生膨胀，因此，裂缝的纵向在所述沿水平第一应力方向进行延伸。因此，可以结合所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据准确地确定出裂缝水平上述的延伸方向，即裂缝的方向。

在一个实施方式中，所使用的流体具体可以是溶解有荧光指示剂的水溶液。如此，在获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片，对观察切片进行观测时，可以通过渗入观察切片中裂缝的荧光指示剂，更加准确地确定裂缝的形态特征。

在一个实施方式中，在获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理之前，所述方法具体实施还可以包括以下内容：

S1：对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行滤失测试，得到测试结果；

S2；根据所述测试结果，确定当前组电脉冲压裂的测试效果，所述当前组电脉冲压裂的测试效果用于校验所述适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在一个实施方式中，上述滤失测试具体可以是指在电脉冲压裂实验之后，对压力加载腔中的流体压力加载至10MPa后，关井，并测试记录井口位置压降测试曲线，将所述压降测试曲线作为测试结果。

在本实施方式中，具体实施时，可以根据当前组得到的压降测试曲线对当前组的电脉冲压裂效果进行初步的评价，即可以得到当前组电脉冲压裂的测试效果。具体的，例如，如果得到某一组的压降测试曲线中显示的压力下降速率相对较大，则可以认为该组电脉冲压裂实验得到了较为明显的冲击裂纹，进而可以确定该组电脉冲压裂的测试效果相对较好。

在本实施方式中，具体实施时，可以将上述的电脉冲压裂的测试效果作为一种参考数据，对所确定的适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数进行验证。如果比较多组电脉冲压裂的测试效果后选出的电脉冲压裂的测试效果最好的一组预设的工作参数与本申请实施方式所确定的适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数一致，则可以认为所确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数较为准确，符合施工要求。

在一个实施方式中，在确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数后，具体实施时，可以按照上述适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数对目标区域进行具体的电脉冲压裂，从而可以获得较好的储层改造效果，有效地提高油气的开发效率。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法，由于该考虑到了目标区域的具体环境条件，通过提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立与目标区域相近的应力环境；并在该应力环境中进行多组电脉冲压裂实验，以确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，因而解决了现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果；又通过根据电脉冲压裂的具体特点，分别对多组电脉冲压裂实验所获得的不同组的裂缝的方向和裂缝的形态特征进行综合比较、分析，确定出适合目标区域的电脉冲压裂的工作参数，进一步提高了所确定的电脉冲压裂的工作参数的准确度。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种电脉冲压裂的工作参数的确定装置，如下面的实施例所述。由于电脉冲压裂的工作参数的确定装置解决问题的原理与电脉冲压裂的工作参数的确定方法相似，因此电脉冲压裂的工作参数的确定装置的实施可以参见电脉冲压裂的工作参数的确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。请参阅图2，是本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定装置的一种组成结构图，该装置具体可以包括：获取模块21、建立模块22、实验模块23和确定模块24，下面对该结构进行具体说明。

获取模块21，具体可以用于获取目标区域的岩石样品；

建立模块22，具体可以用于向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境；

实验模块23，具体可以用于在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；

确定模块24，具体可以用于根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

在一个实施方式中，为了能够在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据，所述实验模块具体实施时还可以包括以下结构单元：

第一处理单元，具体可以用于按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；通过所述应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

第一确定单元，具体可以用于根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

第二处理单元，具体可以用于获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

第二确定单元，具体可以用于根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，在本说明书中，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

此外，在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定装置，由于该考虑到了目标区域的具体环境条件，通过建立模块分别提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立与目标区域相近的应力环境；并通过实验模块在该应力环境中进行多组电脉冲压裂实验，以确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，因而解决了现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果；又根据电脉冲压裂的具体特点，通过确定模块分别对多组电脉冲压裂实验所获得的不同组的裂缝的方向和裂缝的形态特征进行综合比较、分析，确定出适合目标区域的电脉冲压裂的工作参数，进一步提高了所确定的电脉冲压裂的工作参数的准确度。

在一个具体实施场景示例中，应用本申请提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置对某目标区域油田进行实验，以确定适用于该目标区域油田的电脉冲压裂的工作参数，以便对该油田进行电脉冲压裂，改善储层。具体实施过程可以结合图3所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置对某目标区域中电脉冲压裂的工作参数进行确定的示意图，参阅以下内容执行。

S1：利用大尺度露头岩石(即目标区域的岩石样品)，其中，该岩石的尺寸为762mm×762mm×914mm，开展多次(即多组)高压等离子体放电实验(即电脉冲压裂实验)。具体的可以进行如下布设：在岩石的井眼中，放入等离子发生装置(等离子发生器)；将所述岩石放入实验框架(即压力加载腔)内，并充注高压流体模拟实际井筒环境(即流体环境)；分别对样品表面加载三向围压(即垂向应力、水平第一应力、水平第二应力)，模拟地应力环境(即应力环境)；通过地面高功率脉冲输出装置(即脉冲输出装置)激励井中等离子发生装置，产生强等离子冲击波，对岩石进行致裂。

在本实施方式中，具体实施时，为了能够更好地模拟目标区域中的环境，进行电脉冲压裂实验，上述岩石样品(即岩样)具体可以按照实验的要求加工成六面体块，其中，长宽高分别是762mm×762mm×914mm。并在所述岩样中心部位钻有井眼，其中，井眼深度为500mm，底部预留100mm裸眼段，上部固井。

在本实施方式中，具体实施时，上述等离子发生装置结构设计必须与井筒外径尺寸73mm相匹配，以保证设备下入井筒的要求。

在本实施方式中，具体实施时，可以利用柱塞泵向井筒中注入清水作为流体，并加压至10MPa，模拟实际井筒液注压力(即建立流体环境)，并且在冲击过程中保持压力不变。

在本实施方式中，具体实施时，可以分别向岩石表面独立加载垂向、水平最大、水平最小三个方向围压，模拟地应力场条件。其中，三向围压最高可加载为69MPa。具体的，为了提高实验结果对现场的指导价值，三向主应力大小关系设计参考目标区域中页岩气区块的储层地应力构造条件，将垂向地应力(即垂向应力)与最大水平主应力(即水平第一应力或水平最大主应力)值设为一致，并将最小水平主应力(即水平第二应力或水平最小主应力)值设置为小于垂向地应力或最大水平主应力。但由于本实验的主要目的是考察脉冲致裂技术的可行性，因此为了降低水平地应力差对实验结果的影响，因此将本实验中的水平应力差值条件设置为较低水平5MPa。应力场的方向由水平层理确定，垂直于层理面的方向为垂向应力加载方向。具体可以参阅图4所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置中对岩样施加三向围压的示意图。图中，E、W、S、N分别用于表征东、西、南、北四个方向。具体的，沿E-W方向，且数值为20MPa的箭头表示垂向应力；数值为15MPa的箭头表示最小水平主应力，即水平第二应力；垂直于视图的方向，且数值为20MPa的箭头表示最大水平主应力，即水平第一应力。

在本实施方式中，具体实施时，地面高功率脉冲输出装置放电电压具体可以设置30KV，峰值放电电流具体可以设置为50KA，供电电压具体可以设置为220V。具体实施时，可以通过调节井中电脉冲装置参数(即工作参数)，以控制单次冲击释放的能量，单次冲击时间，从而产生不同波形的冲击波，达到不同致裂效果。其中，单次释放能量最高可以达到60KJ，单次冲击时间具体可以控制在10us-100us之间，冲击波峰值压力最高可达100MPa。

S2：在每次实验后向井筒中注入流体，再对井筒进行滤失测试，评估近井筒区域致裂效果(即确定电脉冲压裂的测试效果)。

在本实施方式中，具体实施时，可以针对同一页岩样品，进行了相同作业参数(即工作参数)下三组重复冲击作业。在每组前后依次进行井筒压降测试(即失滤测试)，具体可以参阅图5所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置获得的进行电脉冲压裂实验前后的井筒滤失压降测试曲线的示意图。当首次冲击后井筒压力下降速率明显增大，表明裸眼段上已产生明显冲击裂纹；当第二、三次冲击完成后，压降速率不升反降，第三次压降速率更接近于致裂前水平，表明后续两次冲击并未形成新缝。因此冲击次数并不是越多越好，需根据不同的储层条件，合理设计冲击次数。

在本实施方式中，需要补充的是，具体实施时，根据方案设计，可以进行多次冲击作业。其中，每次作业后需要将井中电脉冲装置取出重新装填，再次入井作业。

S3：获取并分析岩石表面的各向应变数据，以定性评价致裂裂缝延伸规律(即确定裂缝的延伸方向)。

在本实施方式中，具体实施时，由于在岩样相邻的侧面上埋置了应变片，可以通过应变片实时监测最大和最小两个水平主应力方向上的岩石变形，从而可以定性判断冲击裂缝实时扩展动态，具体可以参阅图6所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置获得的岩石样品应变数据曲线的示意图。在首次冲击过程中，应变监测数据显示，相比最大主应力方向，页岩样品在最小水平主应力方向产生了更大的拉伸、压缩应变，说明致裂裂缝在最大主应力方向上的扩展趋势更为明显。而二次冲击监测显示最大主应力方向上，拉伸和压缩应变均无明显变化，说明该次冲击未对最小主应力方向上的裂纹产生明显影响。

S4：实验结束后对岩石样品进行精细切片，直观观察裂缝形态(以确定裂缝的形态特征)。

在本实施方式中，具体实施时，可以实验结束后取出样品，根据液体流出情况，结合裂缝延伸规律，利用绳锯将岩样切片观察裂缝形态，为了便于观察，在井中流体中配有红色荧光粉显示剂。其中，本实验冲击作业形成的裂缝形态受外部地应力场和岩石内部弱面的双重制约，在最大水平主应力方向上延伸的同时开启天然裂缝或水平层理，证实了冲击致裂技术造复杂缝的技术可行性。

S5：通过开展多次实验，得到多个实验结果，对比分析多个实验结果，研究影响电脉冲致裂储层效果的地质和工程因素，优选特定地质条件下最佳致裂效果所对应的工程参数(即适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数)，指导具体施工。

在本实施方式中，所述裂缝形态具体可以包括裂缝的数量，走向，长度和高度等。上述影响电脉冲致裂储层效果的地质因素具体可以包括岩性、天然裂缝、地应力构造及岩石力学性质等。上述影响电脉冲致裂储层效果的工程因素(即工作参数)具体可以包括释：放能量，冲击次数，冲击时间等。

在本实施方式中，需要补充的是，具体实施时，可以根据正交设计原则，设计一系列不同工程因素和地质因素组合情况下的冲击实验，通过对实验数据和裂缝形态的对比分析，确定不同地质条件下的最优工艺设计参数。这里所说的地质条件包括砂岩、页岩、煤岩等岩性，考虑天然裂缝、层理发育的条件，不同应力构造机制(正断层，逆断层，剪切滑移)以及岩石力学性质(主要是指杨氏模量)。而工艺设计参数则包括了单次冲击释放能量，单次冲击时间，冲击次数。

通过上述场景示例，验证了本申请实施例提供的电脉冲压裂的工作参数的确定方法和装置，由于该考虑到了目标区域的具体环境条件，通过提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力以建立与目标区域相近的应力环境；并在该应力环境中进行多组电脉冲压裂实验，以确定出适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数，确实解决了现有方法中存在的所确定的电脉冲压裂的工作参数误差大、使用效果差的技术问题，达到了能够准确地模拟目标区域的应力环境，准确地确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数的技术效果。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施例，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (11)

1.一种电脉冲压裂的工作参数的确定方法，其特征在于，包括：

获取目标区域的岩石样品；

向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，其中，所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力根据目标区域的地质背景资料确定；

在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；

根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石样品为所述目标区域中尺寸大于预设尺寸的露头岩石，其中，所述预设尺寸包括：长为761毫米、宽为762毫米、高为914毫米。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取目标区域的岩石样品后，在建立与目标区域相同的应力环境之前，所述方法还包括：

在所述岩石样品的中心位置开设井眼；

在所述井眼中布设等离子发生器，并将所述等离子发生器与脉冲输出装置相连，其中，所述脉冲输出装置用于向所述等离子发生器输出脉冲信号，所述等离子发生器用于根据所述脉冲信号生成与所述脉冲信号相应的等离子冲击波对所述岩石样品进行电脉冲压裂；

将所述岩石样品置于压力加载腔中，并在所述岩石样品的侧壁布设应变片；

向所述加载腔内充注预设压强的流体，以建立与目标区域与相同的流体环境。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设压强为20MPa。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境，包括：

通过所述压力加载腔向所述岩石样品提供所述垂向应力、所述水平第一应力、所述水平第二应力，其中，所述压力加载腔的侧壁布设有加压装置。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据，包括：

按照以下方式根据多组预设的工作参数中的当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行当前组电脉冲压裂实验，以获取当前组实验结果数据：

按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；

通过所述应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征；

将所述裂缝的延伸方向和所述裂缝的形态特征作为所述当前组实验结果数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当前组预设的工作参数包括以下至少之一：等离子冲击波的次数、等离子冲击波的时长、等离子冲击波的能量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述裂缝的形态特征包括以下至少之一：裂缝的条数、裂缝的长度、裂缝的方向、裂缝的高度。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理之前，所述方法还包括：

对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行滤失测试，得到测试结果；

根据所述测试结果，确定当前组电脉冲压裂的测试效果，所述当前组电脉冲压裂的测试效果用于校验所述适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

10.一种电脉冲压裂的工作参数的确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标区域的岩石样品；

建立模块，用于向所述岩石样品提供垂向应力、水平第一应力、水平第二应力，以建立与目标区域相同的应力环境；

实验模块，用于在所述应力环境中，根据多组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行多组电脉冲压裂实验，以获取多组实验结果数据；

确定模块，用于根据所述多组实验结果数据，确定适用于目标区域的电脉冲压裂的工作参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述实验模块包括：

第一处理单元，用于按照当前组预设的工作参数，控制等离子发生器对所述岩石样品进行电脉冲压裂实验；通过应变片采集所述岩石样品的沿垂向应力方向的应变数据、沿水平第一应力方向的应变数据、沿水平第二应力方向的应变数据；

第一确定单元，用于根据所述沿垂向应力方向的应变数据、所述沿水平第一应力方向的应变数据、所述沿水平第二应力方向的应变数据，确定裂缝的延伸方向；

第二处理单元，用于获取电脉冲压裂实验后的岩石样品，并根据所述裂缝的延伸方向，对所述电脉冲压裂实验后的岩石样品进行切片处理，得到多个观察切片；

第二确定单元，用于根据所述多个观察切片，确定裂缝的形态特征。