CN110057635A - 分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶 - Google Patents

分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶，该方法包括：获取页岩靶射孔实验中要求的页岩靶的结构参数，其中，所述结构参数包括：页岩靶的尺寸、页岩层的数量、每一层页岩层的填充高度及填充物料、相邻两页岩层间的交界层的填充高度及填充物料；根据所述页岩靶的尺寸制作页岩靶壳模具，其中，所述页岩靶壳模具中设置有穿过模具自身内的空腔的套管，所述套管可容纳所述页岩靶射孔实验采用的射孔枪；根据所述结构参数在所述空腔中逐层进行所述页岩层和所述交界层的浇筑，得到层理性页岩靶。本发明解决了现有技术的页岩模型的制作方法无法制作出适合进行地面射孔实验的页岩靶的技术问题。

Description

分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶
技术领域
本发明涉及页岩气储层体积压裂增产技术领域，具体而言，涉及一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶。
背景技术
页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，和常规天然气相比，页岩气资源主要具有以下特点：(1)储量丰富。据估计，世界页岩气资源量为457万亿立方米，同常规天然气资源量相当，其中页岩气技术可采资源量为187万亿立方米。全球页岩气技术可采资源量排名前5位国家依次为：中国(36万亿立方米，约占20％)、美国(24万亿立方米，约占13％)、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36万亿立方米，是常规天然气的1.6倍。在开采技术成熟、经济性适当时，将会产生巨大的商业价值。(2)开采寿命长，生产周期长。页岩气的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、分布广的页岩烃源岩地层中，因此普遍含气丰富，生产周期长，一般为30-50年，具有很高的工业经济价值。(3)保护环境，相比于一些天然气储藏，页岩气主要以甲烷为主，开采过程中有毒有害气体较少，清洁安全，保护环境。因此在石油资源日益枯竭的今天，页岩气正受到人们越来越多的重视，美国领导下页岩革命也已经在全世界范围内不断掀起新的高潮。我国作为页岩气储量大国，资源潜力巨大，如何高效的开发页岩气资源是关系到经济快速发展和国民生活改善的重大课题。
页岩气储层具有低孔低渗等特征，开发主要依靠水平井结合大规模分段压裂技术，形成大规模缝网，给页岩气提供较好的流动通道，最终实现体积压裂，其中分段压裂技术包括多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量，而根据地层的性质进行合理的分段布簇及优化射孔参数(可简称为分簇射孔)则是实现分段压裂进而形成有效缝网体的基本前提。
图2和图3分别是现有技术的页岩气储层均匀分簇以及非均匀页岩气储层非均匀分簇射孔示意图。相比与欧美开发比较成功的较为均质的页岩气储层可以采用均匀分簇，我国的页岩区块普遍经历了更加复杂的地质构造运动，储层非均质性极为突出，如图2和图3所示。储层非均质性主要表现在以下几个方面：(1)岩石力学性质更加复杂，(2)层理和天然裂缝充分发育，(3)地应力方向和大小难以准确测定，(4)储层岩性多变，(5)不同深度储层温度差异大。此时若采用常规的均匀分簇射孔方法(孔密度、孔深、孔径、簇间距等参数保持不变)进行射孔压裂时，常会出现储层起裂困难、缝网难以有效形成、不同射孔簇产量波动剧烈等诸多问题，给高效开发页岩带来巨大挑战。因此探索适合我国非均质页岩的非均匀分簇射孔参数优化方法显得至关重要。
但目前针对非均质性页岩孔簇参数优化研究主要侧重于从数值模拟的角度对均匀分簇射孔的簇间距进行优化，包括起裂模型优化、裂缝扩展模型优化等，这些方法一定程度为页岩高效压裂提供了借鉴和指导，但也存在页岩非均质性难以有效模拟、孔缝模型假设过于理想、计算参数选取缺乏实验依据、裂缝扩展机理和扩展规律研究模糊、研究结果适用范围窄效果差等诸多问题。
为了研究非均质页岩分簇射孔后孔道特性及裂缝延伸情况，进行地面射孔实验是最直观且可靠的一种方法，而模拟天然页岩成分和结构的人工大尺度多层页岩靶的制作则是一项关键技术，其尺度及模拟准确性直接关系到射孔实验分析的成败。而现有技术中，CN109164504A、CN105601169B及CN104007463A均公开了页岩模型的制作方法，但存在层理单一、尺度过小、未体现层间特性等问题，无法根据现有技术制作出适合进行地面射孔实验的页岩靶。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶，以解决现有技术的页岩模型的制作方法无法制作出适合进行地面射孔实验的页岩靶的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，该方法包括：
获取页岩靶射孔实验中要求的页岩靶的结构参数，其中，所述结构参数包括：页岩靶的尺寸、页岩层的数量、每一层页岩层的填充高度及填充物料、相邻两页岩层间的交界层的填充高度及填充物料；
根据所述页岩靶的尺寸制作页岩靶壳模具，其中，所述页岩靶壳模具中设置有穿过模具自身内的空腔的套管，所述套管可容纳所述页岩靶射孔实验采用的射孔枪；
根据所述结构参数在所述空腔中逐层进行所述页岩层和所述交界层的浇筑，得到层理性页岩靶。
可选的，所述空腔为长方体形空腔。
可选的，所述套管穿过所述长方体形空腔的相对的两个侧面的中心。
可选的，所述套管穿过的两侧面间的距离由所述射孔枪的长度确定。
可选的，所述套管穿过的两侧面间的距离比所述射孔枪的长度长0.4米至0.8米。
可选的，所述长方体形空腔的除去所述套管穿过的两侧面外的其他四个侧面与所述套管间的距离由所述页岩靶射孔实验中采用的射孔弹的穿深确定。
可选的，所述长方体形空腔的除去所述套管穿过的两侧面外的其他四个侧面与所述套管间的距离比所述射孔弹的穿深多0.1米至0.3米。
可选的，每一层页岩层的填充物料为配比相同或不同的水泥砂浆，所述水泥砂浆中各成分的配比为：以水泥的质量为100％计，水的含量为45％至54％，砂的含量为200％至400％。
可选的，所述交界层的填充物料为压裂砂，所述压裂砂中各成分的配比为：以水泥的质量为100％计，水的含量为52％，粘土的含量为150％，石英砂的含量为500％，方解石粉的含量为200％，长石粉的含量为200％。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种层理性页岩靶，该层理性页岩靶由上述分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法制作得到，所述层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了另一种层理性页岩靶，该层理性页岩靶的形状为长方体，所述层理性页岩靶中设置有一套管，所述套管穿过所述层理性页岩靶相对的两个侧面的中心，所述套管可容纳页岩靶射孔实验采用的射孔枪，所述套管穿过的两侧面间的距离由所述射孔枪的长度确定，所述套管与所述层理性页岩靶剩余的四个侧面的距离由所述页岩靶射孔实验采用的射孔弹的穿深确定。
本发明的有益效果为：采用本发明分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法的层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内，对地下压裂实验具有指导意义；制作的层理性页岩靶的尺度可进行真实尺寸的射孔实验，同时可方便观测射孔后裂缝形态；制作的层理性页岩靶中具有平行于层理面的套管，可直接进行射孔，无需进行钻孔等操作，同时，这种套管布置方式与页岩气水平井开发的井筒方向一致，具有指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。在附图中：
图1是本发明实施例分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法的流程图；
图2是本发明实施例页岩气储层均匀分簇示意图；
图3是本发明实施例非均匀页岩气储层非均匀分簇射孔示意图；
图4是本发明实施例预制套管的页岩靶壳模具完成所有物料填充后的剖面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“页岩靶”，为用水泥砂浆等材料浇筑出的模拟真实合成的“页岩”，由于该“页岩”是用于进行射孔实验的，因此将其称为“页岩靶”。该页岩靶的形状可以为多种，通常为长方体形或者圆柱形。在浇筑页岩靶时，采用非等时分层浇筑的方法，以模拟页岩的层理，页岩靶中的每个页岩层的浇筑物料可以相同或不同，在页岩靶中的相邻两个页岩层之间可以浇筑出交界层。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2和图3分别是现有技术的页岩气储层均匀分簇以及非均匀页岩气储层非均匀分簇射孔示意图。相比于较为均质的页岩气储层可以采用均匀分簇，非均质性储层主要有以下几个特点：(1)岩石力学性质更加复杂，(2)层理和天然裂缝充分发育，(3)地应力方向和大小难以准确测定，(4)储层岩性多变，(5)不同深度储层温度差异大。因此若对非均质性页岩气储层采用常规的均匀分簇射孔方法(孔密度、孔深、孔径、簇间距等参数保持不变)进行射孔压裂时，常会出现储层起裂困难、缝网难以有效形成、不同射孔簇产量波动剧烈等诸多问题，给高效开发页岩带来巨大挑战。因此探索适合非均质页岩的非均匀分簇射孔参数优化方法显得至关重要。本发明的主要目的在于提供一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法及层理性页岩靶，为非均质页岩非均匀分簇射孔压裂缝网形成机理及扩展规律研究提供实验支持，以及为探索适合非均质页岩的非均匀分簇射孔参数优化方法提供实验基础。
图1是本发明实施例分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法的流程图，如图1所示，本实施例的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法包括步骤S101和步骤S103。
步骤S101，获取页岩靶射孔实验中要求的页岩靶的结构参数，其中，所述结构参数包括：页岩靶的尺寸、页岩层的数量、每一层页岩层的填充高度及填充物料、相邻两页岩层间的交界层的填充高度及填充物料。
在本发明的实施例中，制作的页岩靶的尺寸等参数由预设的页岩靶射孔实验来确定，在页岩靶射孔实验中规定有实验采用的射孔枪、射孔弹型号、页岩靶的尺寸、页岩靶中页岩层的数量(页岩靶层理数)、每一层页岩层的填充高度及填充物料等实验参数。
在本发明的实施例中，每一层页岩层的填充高度可以相同或不同，每一层页岩层的填充高度的取值范围为20至40厘米。
在本发明的实施例中，每一层页岩层的填充物料为配比(水灰比)相同或不同的水泥砂浆，每一层页岩层的水泥砂浆中各成分的含量为：以水泥的质量为100％计，水的含量为45％至54％，砂的含量为200％至400％。
在本发明的实施例中，每一层交界层的填充高度可以相同或不同，每一层页岩层的填充高度的取值范围为8至10厘米。
在本发明的实施例中，交界层的填充物料为压裂砂，压裂砂中各成分的配比为：以水泥的质量为100％计，水的含量为52％，粘土的含量为150％，石英砂的含量为500％，方解石粉的含量为200％，长石粉的含量为200％。
步骤S102，根据所述页岩靶的尺寸制作页岩靶壳模具，其中，所述页岩靶壳模具中设置有穿过模具自身内的空腔的套管，所述套管可容纳所述页岩靶射孔实验采用的射孔枪。
步骤S103，根据所述结构参数在所述空腔中逐层进行所述页岩层和所述交界层的浇筑，得到层理性页岩靶。
在本发明实施例中，页岩靶壳模具为根据预设页岩靶射孔实验设计加工而成，该页岩靶壳模具的尺寸由预设页岩靶射孔实验确定，该页岩靶壳模具的尺寸直接决定制作出的页岩靶的尺寸。
图4是本发明实施例预制套管的页岩靶壳模具完成所有物料填充后的剖面示意图，如图4所示，在本发明的可选实施例中，页岩靶壳模具可以为没有顶面的长方体形空腔容器，内含长方体形空腔。在本发明的另一可选实施例中，该长方体形空腔容器可以没有底面，直接固定在地面上，即长方体形空腔的底面为地面。
在本发明的可选实施例中，套管可以设置为平行于地面，也可以设置为与地面呈一定角度。
如图4所示，在本发明的优选实施例中，套管穿过上述长方体形空腔一侧面的中心以及与该侧面相对的侧面的中心，以使套管平行于地面且套管在长方体形空腔内的长度与该两侧面的间距相同。
在本发明的可选实施例中，套管穿过的长方体形空腔的两侧面间的距离由预设页岩靶射孔实验所采用的射孔枪的长度确定。优选的，套管穿过的两侧面间的距离比射孔枪的长度长0.4米至0.8米，以保证射孔枪能完全进入套管内。
在本发明的可选实施例中，套管距长方体形空腔的穿过的两侧面外的其他四个侧面的距离可以相同或不同，套管距该四个侧面的距离由预设页岩靶射孔实验中的射孔弹穿深(射孔弹型号)确定。优选的，套管距该四个侧面的距离比射孔弹穿深多0.1米至0.3米，以使射孔弹在页岩靶的穿透距离基本一致，同时射孔后不会因靶完全碎裂(尺寸远远小于射孔弹穿深)或完全不能破碎(尺寸远远大于射孔弹穿深)而导致无法观察孔缝形态。
在本发明的可选实施例中，在进行每一层的页岩层浇筑后，还要进行2至24小时的侯凝。
在本发明的可选实施例中，在完成所有页岩层及交界层的浇筑后，还需要进行最低28天的最终固结，在最终固结后，拆除页岩靶模具，将套管留在形成的层理性页岩靶内，形成最终的层理性页岩靶。
由以上描述可以看出，采用本发明分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法的层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内，对地下压裂实验具有指导意义；制作的层理性页岩靶的尺度可进行真实尺寸的射孔实验，同时可方便观测射孔后裂缝形态；制作的层理性页岩靶中具有平行于层理面的套管，可直接进行射孔，无需进行钻孔等操作，同时，这种套管布置方式与页岩气水平井开发的井筒方向一致，具有指导意义。
在本发明的另一实施例中，本发明实施例分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法具体包括以下步骤：
(1)根据预设页岩靶射孔实验设计加工大尺度页岩靶壳模具；
(2)根据预设页岩靶射孔实验设计页岩靶层理数，并从下到上对页岩靶每一层页岩层的填充高度、每一层页岩层填充物料水灰比(水、水泥、砂的质量比)、填充每一层页岩层后的候凝时间、相邻页岩层间交界层(层间交界面)的填充高度、相邻页岩层间交界层(层间交界面)的填充物料成分及比例进行设计；
(3)根据所述水灰比设计，按照页岩靶第一层页岩层的设计值，利用水、水泥、砂配置水泥砂浆，得到页岩靶第一层页岩层的填充物料；
(4)将所述页岩靶第一层页岩层的填充物料均匀平铺放入大尺度页岩靶壳模具的长方体形空腔中至所述设计第一层高度，得到完成第一层页岩层填充的页岩靶壳模具，并根据所述候凝时间设计进行第一层的候凝；
(5)根据交界层(层间交界面)填充物料成分及比例配置得到页岩靶层间交界层填充物料；
(6)在所述页岩靶第一层页岩层间候凝完成之后，将所述页岩靶层间交界层填充物料均匀平铺放入所述完成第一层填充的页岩靶壳模具中至设计好的交界面高度处；
(7)重复步骤(3)～(6)依次进行页岩靶每一层页岩层间的物料填充和交界层物料填充，得到完成所有物料填充的页岩靶壳模具，得到的预制套管的页岩靶壳模具完成所有物料填充后的剖面图如图4所示；
(8)对所述完成所有物料填充的页岩靶壳模具进行放置等待最终固结；
(9)对完成最终固结的页岩靶壳模具进行脱模处理得到根据预设页岩靶射孔实验设计的层理性页岩靶。
在上述制作方法中，优选地，所述大尺度页岩靶壳模具为没有顶面的长方体形空腔容器。
在上述制作方法中，优选地，所述长方体形页岩靶壳模具也可以没有底面，直接固定在地面上。
在上述的制作方法中，优选地，所述页岩靶模具根据尺寸不同可为采用2-5层铁皮焊接而成，上下两头可采用铁圈焊接进行加固，需要说明的是，这里对模具的焊接及加工可采用任意现有技术。
在上述的制作方法中，优选地，所述页岩靶模具为清洗和/或擦拭干净并涂抹薄层凡士林和/或硅油的模具。
在上述的制作方法中，优选地，在所述页岩靶模具垂直于地面的两组相对面中有一组相对面的中心位置各打一个允许套管(圆柱形通管)穿过的孔，将套管(圆柱形通管)通过所述两孔平行于地面的密封固定在靶壳上。
在上述的制作方法中，优选地，所述套管长度等于或稍大于两孔之间距离。
在上述制作方法中，优选地，所述页岩靶壳模具的具体尺寸可由压裂实验时射孔弹型号及射孔枪长度决定，所述套管连接的两个面间距离可设计为比射孔枪长度多0.4～0.8m、所述套管距离其他四个面的距离可选择为稍大于射孔弹穿深0.1～0.3m，(目的：保证射孔枪能完全进入套管内、射孔弹穿透距离基本一致，同时射孔后不会因靶完全碎裂(尺寸远远小于射孔弹穿深)或完全不能破碎(尺寸远远大于射孔弹穿深)而导致无法观察孔缝形态。)例如，选用长度约为1m的射孔枪、穿深为1.5m左右的射孔弹进行射孔实验，则所述大尺度页岩靶壳模具的长宽高可分别为：3.2-3.6m、3.2～3.6m、1.4～1.8m，选用长度约为1m的射孔枪、穿深为70cm左右的射孔弹进行射孔实验，则所述大尺度页岩靶壳模具的长宽高可分别为：1.6～2m、1.6～2m、1.4～1.8m。
在上述的制作方法中，优选地，对于所述从下至上所设计的每一层页岩填充物料成分，以每一层水泥质量为基准，所述每一层页岩填充物料中水的含量为45％～54％，所述每一层页岩填充物料中砂的含量为200％～400％。
在上述的制作方法中，优选地，对于每一个所述相邻层间交界面填充物料成分及比例可由本领域技术人员根据需要依据常规页岩成分进行确定即可，例如以每一个所述相邻层间交界面填充物料中水泥质量为基准，交界面填充物料中水、粘土、石英砂、方解石粉、长石粉的含量可分别为：52％、150％、500％、200％、200％。
在上述的制作方法中，优选地，可以一次性将所述页岩靶第一层填充物料灌入大尺度页岩靶壳模具进行铺平，例如使用用翻斗车挖掘机灌入。
在上述的制作方法中，优选地，对于所述页岩靶第二层至最高层的物料填充采取单点限制流量、多点交替铺放的方式(具体操作方法可由本领域技术人员根据现有技术进行选择，如使用一定直径的弹性管从靶壳模具中心为起点向外扩展式运动放料)，避免下面层理局部受力过大导致变形。
在上述的制作方法中，优选地，所述页岩靶填充每一层后的候凝时间为2-24h。
在上述的制作方法中，优选地，对完成所有物料填充后的页岩靶模具进行最终固结的时间最低为28天。
在本发明的另一实施例中，本发明的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法具体包括以下步骤：
(1)根据选用的射孔弹型号和射孔枪长度确定了页岩靶壳尺寸为：长和高分别为2.5m、宽为1.4m，采用4层铁皮进行焊接形成一个没有顶面和底面的长方体形空腔，为保证壳体安全，在上下两头可采用铁圈再进行焊接加固。
(2)对靶壳的内部进行清洗和擦拭干净并涂抹薄层硅油，方便后续脱模。
(3)在靶壳的前、后两个面的中心打孔，放入一根套管后将套管与靶壳的接触部分焊接密封，防止后续操作中漏浆，若放入的套管过长可去除套管多余部分。
(4)设计页岩靶为八层，层厚均设计为30cm，从下到上每一层的填充物料按照水灰比分别为：0.45：1：2、0.45：1：2.3、0.47：1：2.5、0.5：1：2.5、0.5：1：2.5、0.52：1：2.8、0.53：1：3、0.54：1：4进行配置，层与层的交界层采用8-10mm厚的压裂砂填充，压裂砂为由水：水泥：粘土：石英砂：方解石粉：长石粉＝0.52：1：1.5：5：2：2配置。
(5)进行第一层页岩层(最底层)水泥砂浆的浇筑时，可以使用翻斗车挖掘机直接灌入，铺平后静置靶壳模具2h候凝，结束后铺置层理交界面压裂砂，约8-10mm厚度。
(6)交界面压裂砂铺置完成后进行第二层浇筑，此时一定要保持层理的稳定，避免过大的冲击力产生，因此采用可移动管件控制排量、通过在排放过程中对管子进行移动将第二层填充物料缓慢均匀地平铺到靶壳模具中，铺平后进行2h静置候凝，结束后铺置层理交界面压裂砂，约8-10mm厚度。
(7)按照第二层页岩层浇筑方式完成后续各层的浇筑及交界面压裂砂铺置。
(8)页岩靶所有浇筑操作完成后进行静置30天，完成最终凝固。
(9)30天后对页岩靶进行脱模，保留套管在页岩靶中间。
(10)此时得到的页岩靶在弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内，进行射孔实验具有指导意义；而保留在靶内的套管也类似页岩气开发中的水平井筒，无需再进行钻孔等操作即可直接进行射孔实验，十分方便。
通过此方法得到的页岩靶由于在尺度上进行了设计，因此在进行射孔实验后不会存在因完全碎裂(远远小于射孔弹穿深)或完全不能破碎(远远大于射孔弹穿深)而导致的无法观察孔缝形态。
从以上描述可以看出，本发明的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法至少具有以下有益效果：
1、采用本发明分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法的层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内，对地下压裂实验具有指导意义；
2、制作的层理性页岩靶的尺度可进行真实尺寸的射孔实验，同时可方便观测射孔后裂缝形态；
3、制作的层理性页岩靶中具有平行于层理面的套管，可直接进行射孔，无需进行钻孔等操作，同时，这种套管布置方式与页岩气水平井开发的井筒方向一致，具有指导意义；
4、通过本发明制作方法得到的页岩靶由于在尺度上进行了设计，因此在进行射孔实验后不会存在因完全碎裂(远远小于射孔弹穿深)或完全不能破碎(远远大于射孔弹穿深)而导致的无法观察孔缝形态。
需要说明的是，在附图的流程图示出的某些步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种层理性页岩靶，该层理性页岩靶由上述任一实施例的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法制作得到。
该层理性页岩靶的各层层理性质相同或者不同。
该层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内，对地下压裂实验具有指导意义。
该层理性页岩靶的尺度可进行真实尺寸的射孔实验，同时可方便观测射孔后裂缝形态。
该层理性页岩靶中具有平行于层理面的套管，可直接进行射孔，无需进行钻孔等操作，同时，这种套管布置方式与页岩气水平井开发的井筒方向一致，具有指导意义。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了另一种层理性页岩靶，该层理性页岩靶的形状为长方体，所述层理性页岩靶中设置有一套管，所述套管穿过所述层理性页岩靶相对的两个侧面的中心，所述套管可容纳页岩靶射孔实验采用的射孔枪，所述套管穿过的两侧面间的距离由所述射孔枪的长度确定，所述套管与所述层理性页岩靶剩余的四个侧面的距离由所述页岩靶射孔实验采用的射孔弹的穿深确定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，包括：
获取页岩靶射孔实验中要求的页岩靶的结构参数，其中，所述结构参数包括：页岩靶的尺寸、页岩层的数量、每一层页岩层的填充高度及填充物料、相邻两页岩层间的交界层的填充高度及填充物料；
根据所述页岩靶的尺寸制作页岩靶壳模具，其中，所述页岩靶壳模具中设置有穿过模具自身内的空腔的套管，所述套管可容纳所述页岩靶射孔实验采用的射孔枪；
根据所述结构参数在所述空腔中逐层进行所述页岩层和所述交界层的浇筑，得到层理性页岩靶。
2.根据权利要求1所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述空腔为长方体形空腔。
3.根据权利要求2所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述套管穿过所述长方体形空腔的相对的两个侧面的中心。
4.根据权利要求3所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述套管穿过的两侧面间的距离由所述射孔枪的长度确定。
5.根据权利要求4所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述套管穿过的两侧面间的距离比所述射孔枪的长度长0.4米至0.8米。
6.根据权利要求3所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述长方体形空腔的除去所述套管穿过的两侧面外的其他四个侧面与所述套管间的距离由所述页岩靶射孔实验中采用的射孔弹的穿深确定。
7.根据权利要求6所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述长方体形空腔的除去所述套管穿过的两侧面外的其他四个侧面与所述套管间的距离比所述射孔弹的穿深多0.1米至0.3米。
8.根据权利要求1所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，每一层页岩层的填充物料为配比相同或不同的水泥砂浆，所述水泥砂浆中各成分的配比为：以水泥的质量为100％计，水的含量为45％至54％，砂的含量为200％至400％。
9.根据权利要求1所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法，其特征在于，所述交界层的填充物料为压裂砂，所述压裂砂中各成分的配比为：以水泥的质量为100％计，水的含量为52％，粘土的含量为150％，石英砂的含量为500％，方解石粉的含量为200％，长石粉的含量为200％。
10.一种层理性页岩靶，其特征在于，由如权利要求1-9任意之一所述的分层浇筑式的层理性页岩靶的制作方法制作得到，所述层理性页岩靶的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度均在天然页岩的范围内。
11.一种层理性页岩靶，其特征在于，所述层理性页岩靶的形状为长方体，所述层理性页岩靶中设置有一套管，所述套管穿过所述层理性页岩靶相对的两个侧面的中心，所述套管可容纳页岩靶射孔实验采用的射孔枪，所述套管穿过的两侧面间的距离由所述射孔枪的长度确定，所述套管与所述层理性页岩靶剩余的四个侧面的距离由所述页岩靶射孔实验采用的射孔弹的穿深确定。
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