CN108999603A - 一种裂缝转向性能的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂缝转向性能的评价方法，属于体积压裂技术领域。所述裂缝转向性能的评价方法通过获取设置有井眼的岩心试样，将其固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，实现了模拟现场裂缝的转向过程，同时，通过模拟现场条件下的压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图，将波形图中波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据，将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值，将多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差，确定岩心试样的裂缝转向性能，可以为现场的压裂施工起到一定的指导作用。

Description

一种裂缝转向性能的评价方法

技术领域

本发明属于体积压裂技术领域，特别涉及一种裂缝转向性能的评价方法。

背景技术

随着四川长宁-威远国家级页岩气示范区、重庆涪陵国家级页岩气示范区实现商业化开发，体积压裂技术日益成为储层改造技术的热点。为了实现体积压裂，一般利用暂堵转向技术在压裂过程中实时加入暂堵剂，以暂堵老缝或已加砂缝，通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，从而造出新缝。裂缝转向性能直接影响到体积压裂的效果，因此，对裂缝转向性能的研究就显得非常重要。

现有的裂缝转向性能的评价方法主要利用常规岩心流动装置，通过对常规岩心进行注水，直观地观察得到裂缝转向情况，根据观察得到的裂缝转向的情况，对裂缝转向性能进行评价。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有评价方法中使用的岩心试件体积较小，且不能保证岩心处在地层应力的条件下，从而无法真实模拟压裂现场的转向过程，容易导致测试结果与压裂作业过程中的裂缝转向不一致，因而不能有效地指导实际生产过程中的体积压力作业。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种裂缝转向性能的评价方法，以更真实地模拟现场裂缝的转向过程和评价裂缝转向性能。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种裂缝转向性能的评价方法，所述方法包括：

获取设置有井眼的岩心试样；

将所述岩心试样固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图；

在所述压力随时间变化的波形图上，将每个波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据；

将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值；

将所述多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差；

根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能。

进一步地，，所述将所述多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差之前，所述方法还包括：如果组数小于三次，确定所述岩心试样不具有裂缝转向性能。

进一步地，所述获取设置有井眼的岩心试样之后，所述方法还包括：向所述岩心试样的井眼中装入井筒，且所述井筒和井眼之间设有裸眼井段。

进一步地，所述向所述岩心试样的井眼中装入井筒，且所述井筒和井眼之间设有裸眼井段之后，所述方法还包括：将所述岩心试样装入开设有注入孔和流出孔的胶套中，并密封所述岩心试样。

进一步地，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能具体包括：设置第一阈值和第二阈值，当所述岩心试样的转向压差小于等于第一阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能差；当所述岩心试样的转向压差大于第一阈值小于等于第二阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能一般；当所述岩心试样的转向压差大于第二阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能好。

进一步地，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能之后，所述方法还包括：向压裂后的岩心试样中注入裂缝表征剂，验证所述岩心试样的裂缝转向性能。

进一步地，所述裂缝表征剂在注入岩心试样时为液体裂缝表征剂，且在降温后凝固为固体。

进一步地，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能之后，所述方法还包括：利用CT机对压力后的岩心试样进行扫描，验证所述岩心试样的裂缝转向性能。

进一步地，所述井眼的方向为平行或垂直于所述岩心试样的沉积层理的方向。

进一步地，所述井眼的直径的取值范围为1～4cm，所述井眼的长度的取值范围为10～15cm。

本发明实施例提供的技术方案至少带来了以下有益效果：

1、通过获取设置有井眼的岩心试样，将其固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，实现了模拟现场裂缝的转向过程；

2、通过模拟现场条件下的压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图，在所述压力随时间变化的波形图上，将每个波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据，将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值，将多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差，确定岩心试样的裂缝转向性能，可以为现场的压裂施工起到一定的指导作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种裂缝转向性能的评价方法的方法流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种裂缝转向性能的评价方法中的压力随时间变化的波形图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种裂缝转向性能的评价方法，该方法的方法流程图如图1所示，具体如下：

步骤101：获取设置有井眼的岩心试样。

在本实施例中，可选取正方体岩心作为岩心试样，正方体岩心的边长可为300mm。当获取了岩心试样之后，对岩心试样进行处理，可在岩心试样的任一表面的中央钻取一个井眼，井眼的方向为平行或垂直于岩心试样的沉积层理的方向，井眼的直径的取值范围为1～4cm，井眼的长度的取值范围为10～15cm，优选地，井眼的直径可以为3cm，长度可以为15cm，得到设置有井眼的岩心试样。

在获取设置有井眼的岩心试样之后，向岩心试样的井眼中装入井筒，可以利用胶或者树脂将井筒固定，且井筒与井眼直接设有裸眼井段，裸眼井段的长度可为1.5cm，裸眼井段的设置便于岩心试样在进行压裂测试时的裂缝起裂。

在对岩心试样的井眼中装入井筒后，将岩心试样装入开设有注入孔和流出孔的胶套中，并密封岩心试样。岩心的每一个断面都与胶套用粘合剂密封，粘合剂可以选用玻璃胶或树脂，优选为玻璃胶。

需要说明的是，胶套的注入孔与岩心试样的井眼相对，用于在压裂测试中通过注入孔向井眼中注入预设排量的压裂液；流出孔的个数可设置为两个，彼此相对地设置在胶套的侧面，用于排出从岩心试样中流出的压裂液。

步骤102：将岩心试样固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图。

在本实施例中，该设有三轴应力的模拟起裂装置，包括岩心夹持系统、三轴应力加载系统、酸液及压裂液注入系统和数据采集及处理系统。

具体地，可通过岩心夹持系统对套设有胶套的岩心试样进行夹持，然后利用三轴应力加载系统对该岩心试样施加三轴应力，其中，三轴分别为X轴、Y轴和Z轴，且设置的三轴应力的取值与地层中实际测得的三轴应力相同，将三轴应力加载系统中的温度设置为地层温度，在酸液及压裂液注入系统中设定预设排量，岩心在三轴应力加载系统的夹持下，通过酸液及压裂液注入系统将预设排量的压裂液注入到岩心试样的井筒中，使岩心试样起裂，进行压裂测试。

在压裂测试的过程中，利用数据采集及处理系统实时记录压力取值并对采集到的压力取值进行处理，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图，如图2所示，为利用设有三轴应力的模拟起裂装置得到在2016年6月15日从10:28:38到16:14:03的压力随时间变化的波形图。

步骤103：在压力随时间变化的波形图上，将每个波峰的压力取值和其随后后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据。

具体地，通过观察图2可以看出，在压力随时间变化的波形图上，有多个波峰和波谷，在本步骤中，将每个波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，利用数据采集及处理系统的处理功能，可以得到多组压力数据。

步骤104：将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值。

具体地，将第一组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到第一压力差值，同样地，将第二组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到第二压力差值……，直到将第N组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到第N压力差值，共N组压力差值，同时，组数可以表示为转向次数，也就是说，转向次数的取值为N。

步骤105：将多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差。

具体地，在本步骤进行运算之前，需要先判断组数是否符合测试要求，如果组数小于三次，也就是说，如果转向次数小于三，则确定岩心试样不具有裂缝转向性能，那么就不用继续计算该岩心试样的转向压差；如果转向次数大于等于三次，则继续进行本步骤。

在本步骤中，将第一压力差值与第二压力差值……第N压力差值求和，得到压力差值之和，将压力差值之和除以组数，即转向次数N，得到岩心试样的转向压差ΔP。

步骤106：根据岩心试样的转向压差，确定岩心试样的裂缝转向性能。

具体地，首先，设置第一阈值和第二阈值，第一阈值可以取为3MPa，第二阈值可以取为4MPa。

当岩心试样的转向压差ΔP小于等于第一阈值时，即当岩心试样的转向压差ΔP小于等于3MPa时，判定岩心试样的裂缝转向性能差。

当岩心试样的转向压差ΔP大于第一阈值小于等于第二阈值时，即当岩心试样的转向压差ΔP大于3MP小于等于4MPa时，判定岩心试样的裂缝转向性能一般。

当岩心试样的转向压差大于第二阈值时，即当岩心试样的转向压差ΔP大于4MPa时，判定岩心试样的裂缝转向性能好。

同时，在确定岩心试样的裂缝转向性能之后，可以利用两种方式对压裂后的岩心试样的裂缝转向性能进行验证。

第一种验证方法为向压裂后的岩心试样中注入裂缝表征剂，通过裂缝表征剂来验证岩心试样的裂缝转向性能。

具体地，裂缝表征剂在注入岩心试样时为液体裂缝表征剂，且在降温后凝固为固体，使得裂缝表征剂可以更为便利地显示岩心试样的裂缝情况，在本实施例中，可以选取石蜡为裂缝表征剂，向压裂后的岩心试样中注入温度为80℃的液体石蜡，随着温度的降低，石蜡凝固为固体，可以通过观察确定岩心试样的裂缝情况，进而验证岩心试样的裂缝转向性能。

第二种验证方法为利用CT机对压力后的岩心试样进行扫描，验证岩心试样的裂缝转向性能。

具体地，CT机扫描岩心技术现在已经广泛地运用在石油的微观研究领域，可以通过对从地层中取出的岩心进行CT扫描，得到岩心内部的情况，进而通过分析岩心的孔隙度、渗透率等信息，来直观地分析地层中的孔隙度、渗透率等的情况。在本实施例中，将岩心试样放入CT机中进行扫描，可以直接从计算机中得到岩心内部的构造图片和岩心的相关数据信息，确定岩心内部的裂缝转向的轨迹，进而验证岩心试样的裂缝转向性能。

本发明实施例通过获取设置有井眼的岩心试样，将其固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，实现了模拟现场裂缝的转向过程，同时，通过模拟现场条件下的压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图，在压力随时间变化的波形图上，将每个波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据，将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值，将多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差，确定岩心试样的裂缝转向性能，可以为现场的压裂施工起到一定的指导作用。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裂缝转向性能的评价方法，其特征在于，所述方法包括：

获取设置有井眼的岩心试样；

将所述岩心试样固定在设有三轴应力的模拟起裂装置中，并通过注入预设排量的压裂液进行压裂测试，得到压裂过程中压力随时间变化的波形图；

在所述压力随时间变化的波形图上，将每个波峰的压力取值和其随后相邻的波谷的压力取值记录为一组压力数据，得到多组压力数据；

将每组压力数据中的波峰的压力取值减去其随后相邻的波谷的压力取值，得到多组压力差值；

将所述多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差；

根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述多组压力差值求和，并除以组数，得到岩心试样的转向压差之前，所述方法还包括：如果组数小于三次，确定所述岩心试样不具有裂缝转向性能。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取设置有井眼的岩心试样之后，所述方法还包括：向所述岩心试样的井眼中装入井筒，且所述井筒和井眼之间设有裸眼井段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述向所述岩心试样的井眼中装入井筒，且所述井筒和井眼之间设有裸眼井段之后，所述方法还包括：将所述岩心试样装入开设有注入孔和流出孔的胶套中，并密封所述岩心试样。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能具体包括：设置第一阈值和第二阈值，当所述岩心试样的转向压差小于等于第一阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能差；当所述岩心试样的转向压差大于第一阈值小于等于第二阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能一般；当所述岩心试样的转向压差大于第二阈值时，判定所述岩心试样的裂缝转向性能好。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能之后，所述方法还包括：向压裂后的岩心试样中注入裂缝表征剂，验证所述岩心试样的裂缝转向性能。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述裂缝表征剂在注入岩心试样时为液体裂缝表征剂，且在降温后凝固为固体。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩心试样的转向压差，确定所述岩心试样的裂缝转向性能之后，所述方法还包括：利用CT机对压力后的岩心试样进行扫描，验证所述岩心试样的裂缝转向性能。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井眼的方向为平行或垂直于所述岩心试样的沉积层理的方向。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井眼的直径的取值范围为1～4cm，所述井眼的长度的取值范围为10～15cm。