CN111829887B - 一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，包括以下步骤：(1)选择目标岩石样品，建立压裂前的三维可视化模型；(2)获取高压压汞后的目标岩石样品，进行脱汞处理；(3)获取脱汞处理后的目标岩石样品，建立压裂后的三维可视化模型；(4)根据目标岩石样品的压裂前和压裂后的三维可视化模型，实现目标岩石的可压裂性评价。本发明能够解决现有岩石可压裂性评价方法中岩石样品需求高、操作复杂、成本高以及难以推广应用的技术问题。

Description

一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法
技术领域
本发明涉及一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，属于油气勘探开发领域。
背景技术
水力压裂技术通过向非常规储层中注入高压流体(通常在30～150兆帕之间)使岩石破裂，增大岩石的渗透性，从而提高油气的产量，该技术是油气行业最为重要的增产技术之一。因此，储层岩石的可压裂性被公认为是评价油藏开发价值的一个重要指标。除压裂施工外，在实验室评价岩石可压裂性主要是通过从内部或外部人工向岩石加压使其破碎，进而对岩石的可压裂性和裂缝产生延展机制进行研究。现有技术中，岩石压裂的模拟实验方法可以分为机械应力裂缝模拟和高压流体注入压裂模拟两种类型。
机械应力裂缝模拟方法通常采用三轴应力装置对岩石样品施加外部压力，从而使岩石产生破裂。理论上，由于机械应力裂缝模拟方法通过机械应力使岩石破碎，而水利压裂通过流体的瞬时高压使岩石破碎，两者的作用机理并不一致，因此，机械应力裂缝模拟方法所获得的结果更倾向于评价岩石的宏观力学性质，其对压裂后裂缝数量和裂缝分布的预测意义不大。
一方面，虽然高压流体注入压裂模拟方法原理上最接近水力压裂，但是，由于岩石的压裂需要非常高的压力，而且需要三轴应力实验装置给岩石样品提供围压以模拟地下环境，因此导致三轴应力实验装置一般非常庞大，而且实验运行过程中的风险性、复杂性以及成本较高，从而使得该技术难以在油气勘探中大规模推广应用。另一方面，由于现有的高压仪器需要形状规则和尺度相对较大的岩石样品，而地下的岩心样品通常不能满足这一要求，因此，一般选取野外露头或浅层岩石进行试验。然而，由于野外露头或浅层的岩石在地表遭受风化淋滤等作用，使得这些岩石的矿物成分、孔隙结构、固结程度等特征与地下岩石具有显著的差别，因此，野外露头或浅层岩石的评价结果不能完全反应目标储层岩石的可压裂性能。
现有技术中，已有针对致密油储层的不同尺度和多重介质建模方法研究，针对吉木萨尔凹陷芦草沟组储层研究中公开了基于压汞资料，将孔隙型基质储层分级，相控随机模拟储层分布模型；以地震资料为主，结合蚂蚁体等技术，人机交互、确定性模拟大-中尺度天然裂缝，以测井解释小尺度、薄片鉴定微尺度天然裂缝为基础，地震参与随机模拟裂缝发育密度体，采用示性点过程法随机模拟小尺度与微尺度天然裂缝；以微地震资料为主，确定性加随机性综合模拟不同尺度人工压裂缝。然而，该研究并没有使用压裂物理模拟技术，且压汞资料仍采用常规的孔隙型基质储层描述，同时压裂裂缝的描述使用了微地震监测资料建模，因此并没有将压汞应用于压裂物理模拟。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其能够解决现有岩石可压裂性评价方法中岩石样品需求高、操作复杂、成本高以及难以推广应用的技术问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，包括以下步骤：(1)选择目标岩石样品，建立压裂前的三维可视化模型；(2)获取高压压汞后的目标岩石样品，进行脱汞处理；(3)获取脱汞处理后的目标岩石样品，建立压裂后的三维可视化模型；(4)根据目标岩石样品的压裂前和压裂后的三维可视化模型，实现目标岩石的可压裂性评价。
在一个具体实施例中，在所述步骤(1)之前，对目标岩石样品进行前处理，将目标岩石样品设置成直径小于等于9毫米，长度小于等于25毫米，且上下均为平面的规则形状。
在一个具体实施例中，在所述步骤(1)中，通过CT扫描仪扫描建立压裂前的三维可视化模型。
在一个具体实施例中，在所述步骤(1)中，在CT扫描仪扫描目标岩石样品的过程中，以目标岩石样品的一个平面为底放置在微米CT或纳米CT扫描仪中的旋转操作台上，始终保持X射线源和探测器的位置不变，电脑控制的样品匀速从0旋转至360°，每旋转30°度进行一次二维面扫描，在扫描过程中，X光透过样品并发生衰减，通过图像加强器，将X射线转换成光电子，将这种模拟信号转化成数字信号，利用高分辨率CCD(电荷藕合器件图像传感器)采集衰减后的信号并存储为tiff格式(标签图像文件格式)投影图像，这些图像可以利用CT扫描仪自带软件形成组合成三维图像，也可以利用ImageJ软件(开源性图像分析软件)自行处理组合成三维图件，具体步骤如下：
1)导入序列图，依次点击File(文件)-Import(导入)-Image Sequence(图像序列)将获取的二维图片导入软件中。
2)标尺设定，点击Analyze(分析)-Set Scale(设定比例)，在打开的窗口中设置Known distance(已知距离)为标尺长度，勾选Global(整体)使所有的序列图均按此设定比例尺。
3)图像处理，通过图像处理可以提高图像清晰度、降低分析误差；处理主要包括平滑、锐化、边缘获取、对比度增强、图像降噪、阈值切割和二值化；分别点击Process(处理)中的Smooth(平滑)、Sharpen(锐化)、Find Edges(边缘)、Enhance Contrast(增强对比度)、Noise(噪声)、Binary(二元化)命令完成上述工作；需要注意的是，图像的降噪过程选用的是中值滤波法消除噪声、使用Remove Outliers(移除异常值)处理奇点噪声；阈值切割过程中，软件所选固定阈值可能不符合实际要求，可以点击Image(图像)-Adjust(调整)-Threshold(阀值设定)命令手动设定阈值。
4)三维模型重建。设置切片间距后依次点击Plugins(外挂程式)-3D(三维)-3DViewer(三维图像查阅器)，能够观测到样品的动态三维图，用来观测样品中的各个剖面。
在一个具体实施例中，在所述步骤(2)中，对低压压汞后的目标岩石样品进行高压压汞，获取高压压汞后的目标岩石样品。
在一个具体实施例中，在所述步骤(2)之前，先将目标岩石样品放置在样品管内，再将样品管放置在压汞仪的低压环境内进行低压压汞。
在一个具体实施例中，确定所述压汞仪的低压环境的低压范围为真空至50磅/平方英寸。
在一个具体实施例中，在所述步骤(2)中，将低压压汞后的样品管放置在压汞仪的高压环境内进行高压压汞。
在一个具体实施例中，确定所述压汞仪的高压环境的高压范围为50～60000磅/平方英寸。
在一个具体实施例中，确定所述压汞仪的高压环境为所述目标岩石样品提供围压。
在一个具体实施例中，利用围压将流体(汞)压入样品，实现目标岩石样品中天然裂缝面、层理面、不同矿物结合面易于在应力作用下发生分离的应力薄弱面缓慢破裂，各破裂不生成致使岩石样品形态整体改变的破裂位移，利于压裂后的三维可视化模型建立。
在一个具体实施例中，在所述步骤(4)中，根据目标岩石样品的压裂前和压裂后的三维可视化模型进行对比，剔除目标岩石样品的天然裂缝，识别和描述目标岩石样品的压裂次生裂缝，统计分析压裂次生裂缝的长度、方向和分布特征，采用压裂次生裂缝分形维数表征压裂次生裂缝的复杂程度，压裂次生裂缝分形维数越大，压裂次生裂缝的复杂程度越高，目标岩石样品的可压裂性越强。
在一个具体实施例中，所述步骤(1)中的目标岩石样品与所述步骤(3)中脱汞处理后的目标岩石样品具有相同的外部形状。
在一个具体实施例中，根据电子计算机断层、声发射或三维激光扫描分析，建立所述目标岩石样品的三维可视化模型。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明适用于岩心样品，符合水利压裂破碎机理，为油气储层可压裂性评价提供更为简便易行的实验方法，进而为油气勘探提供技术支撑，简捷高效。2、本发明采用高压压汞的方式施加压力，与机械破碎法相比，能够最大程度上模拟实际的水力压裂施工，准确性高。3、本发明能够实现地下岩心测试，更加符合原始地质情况，进一步提高测试准确性。4、本发明简捷高效，经济性好。5、本发明在油气勘探研究和工程领域具有大规模推广的潜力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚的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的附图做简单的介绍：
图1是本发明的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法的一个具体实施例的流程结构示意图；
图2是本发明压裂前目标岩石样品的结构示意图；
图3是本发明高压压汞后目标岩石样品压裂次生裂缝三维空间的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1所示，本发明提出的基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，包括
1)选择目标岩石样品1，进行前处理
如图2所示，选择目标岩石样品1，对目标岩石样品进行前处理，将样品加工成直径小于等于9毫米，长度小于等于25毫米，且上下均为平面的规则形状。去除目标岩石样品1的表面粉尘(不可以使用水或酒精擦洗)。
2)建立压裂前的三维可视化模型
a.以目标岩石样品的一个平面为底放置在微米CT或纳米CT扫描仪中的旋转操作台上，始终保持X射线源和探测器的位置不变，电脑控制的样品匀速从0旋转至360°，设定每旋转30°度进行一次二维面扫描；
b)导入序列图，依次点击File(文件)-Import(导入)-Image Sequence(图像序列)将获取的二维图片导入软件中；
c)标尺设定，点击Analyze(分析)-Set Scale(设定比例)，在打开的窗口中设置Known distance(已知距离)为标尺长度，勾选Global(整体)使所有的序列图均按此设定比例尺；
d)图像处理，通过图像处理可以提高图像清晰度、降低分析误差。处理主要包括平滑、锐化、边缘获取、对比度增强、图像降噪、阈值切割和二值化；分别点击Process(处理)中的Smooth(平滑)、Sharpen(锐化)、Find Edges(边缘)、Enhance Contrast(增强对比度)、Noise(噪声)、Binary(二元化)命令完成上述工作；需要注意的是，图像的降噪过程选用中值滤波法消除噪声、使用Remove Outliers处理奇点噪声；阈值切割过程中，软件所选固定阈值可能不符合实际要求，点击Image(图像)-Adjust(调整)-Threshold(阀值设定)命令手动设定阈值。
优选的，采用CT扫描仪扫描建立目标岩石样品1的三维可视化立体图像，并提取定量化裂缝参数，以便于提高目标岩石样品1的三维可视化模型的精确度。
进一步地，目标岩石样品1设置成块状，以便于满足CT扫描仪和压汞仪的需要。
优选的，目标岩石样品1设置成圆柱体(如图2所示)。其中，圆柱体1的直径小于等于90毫米，长度小于等于190毫米，圆柱体1的两端呈平齐设置。
根据实际需要，可以确定目标岩石样品1的数目为一个或多个。目标岩石样品1的数目为多个时，多个目标岩石样品1分别取自岩心的不同部位，以便于对目标岩石样品1的压裂模拟实验结果进行对比分析。
由于地下岩层中含有一定的地层水，因此，目标岩石样品1不进行任何形式的脱水处理，以避免忽略地层水对目标岩石样品1的压裂模拟实验过程中的影响，提高目标岩石样品1的压裂模拟实验分析的真实度。
具体的，在目标岩石样品1的采集过程中，使用水溶性笔进行方向和位置的标记，水溶性笔的标记相对不易挥发，标记方向和位置有助于分清目标岩石样品1的顶部和底部，以便于后期对目标岩石样品1进行拼接。
3)对目标岩石样品1进行低压压汞，获取低压压汞后的目标岩石样品1
先将目标岩石样品1放置在样品管内，再将该样品管放置在压汞仪的低压环境中。一般选择将该样品管放置在压汞仪的低压站中。接着，对样品管进行抽真空，使样品管中的压力降低至真空，达到目标压力后，开始进行负压吸汞和低压压汞操作，使样品管和目标岩石样品1的部分孔隙内充满汞。
其中，压汞仪的低压站的低压范围为真空至50psi(Pounds per square inch，磅/平方英寸，1psi＝0.006895兆帕)。
进一步地，压汞仪低压站的低压范围可以根据压汞仪和目标岩石样品1的类型，以及样品管的大小设置，以便于实现汞能够快速地充满样品管和目标岩石样品1之间的间隙。
优选的，采用二次抽真空和二次低压压汞的方法使得整个样品管内充满汞。
4)对低压压汞后的目标岩石样品1进行高压压汞，获取高压压汞后的目标岩石样品1
将装有低压压汞后的目标岩石样品1的样品管放置在压汞仪的高压环境内。一般选择将装有低压压汞后的目标岩石样品1的样品管放置在压汞仪的高压站(压力范围为50～60000磅/平方英寸)内，并选择较高的增压速度(20-25psia/s(磅每平方英尺/秒))和压汞仪的压力极大值进行高压压汞直至目标岩石样品1破碎。其中，增压速度相同，同等时间下目标岩石样品1的压力升高幅度越大效果越好。优选的，压汞仪的高压站的增压速度保持在20磅每平方英尺/秒以上。优选的，压汞仪的高压站的压力保持在30000磅/平方英寸以上。
具体的，目标岩石样品1在高压压汞压裂过程中，汞作为传压介质会逐步充填进目标岩石样品1的孔隙中，同时，目标岩石样品1的外表面被汞所包围，相当于提供一个围压，能够模拟实际的地下条件。当汞压入目标岩石样品1的增压速度(压力)超过目标岩石样品1的渗流能力，即目标岩石样品1的孔隙内压力高于目标岩石样品1的破裂压的极小值时，目标岩石样品1相对胶结差的位置会产生压裂次生裂缝，从而导致目标岩石样品1破裂，或产生微裂缝。
5)取出破碎的目标岩石样品1进行脱汞处理，获取脱汞处理后的目标岩石样品1
对高压压汞后的目标岩石样品1进行加热，使加热后的目标岩石样品1的温度高于汞的沸点温度(356.73摄氏度)，使汞气化的同时利用惰性气体吹扫将汞蒸气排出进入冷凝器中冷凝回收，以实现含汞的目标岩石样品1的无汞化处理。
具体的，将盛放有高压压汞后的目标岩石样品1的样品管放入高温炉体中，并将该样品管的开口端延伸至炉体外，延伸至炉体外的样品管部分不含油目标岩石样品1，样品管的开口端与冷凝器进气口之间通过橡皮管体相连，冷凝器的冷凝进水管与水管相连，冷凝器的出水管通过橡皮管连接至下水道，冷凝器垂直放置，出气口在上，收集口在下，冷凝器的出气口与惰性气体泵进气口之间通过橡皮管相连。接着，控制高温炉体进行加热，高压压汞后的目标岩石样品1中的汞逐渐气化，进而从目标岩石样品1中蒸发出来，在惰性气体作用下，不断蒸发出来的汞进入冷凝器，进行冷凝回收。
6)根据脱汞处理后的目标岩石样品1，重复步骤2)中的工作建立压裂后的三维可视化模型
如图3所示，拼接因高压压汞而破碎的目标岩石样品1，可以采用树脂使破碎的目标岩石样品1胶结，也可以采用水泥或胶水等物理化学粘结剂或浇筑材料胶结(如果目标岩石样品1未破碎，则不需要重新加工固结)，获取脱汞处理后的目标岩石样品1，并使脱汞处理后的目标岩石样品1与压裂前的目标岩石样品1具有相同的外部形状。
接着，采用CT扫描仪或声发射或三维激光扫描分析建立脱汞处理后的目标岩石样品1的三维可视化模型。
7)根据目标岩石样品1的压裂前和压裂后的三维可视化模型，实现目标岩石的可压裂性评价
根据目标岩石样品1的压裂前和压裂后的三维可视化模型进行对比，剔除目标岩石样品1的天然裂缝，识别和描述目标岩石样品1的压裂次生裂缝，利用计算机统计分析脱汞处理后的目标岩石样品1的压裂次生裂缝的长度、方向和分布特征(如图3所示)，计算目标岩石样品1的压裂次生裂缝分形维数，并采用压裂次生裂缝分形维数表征压裂次生裂缝的复杂程度，目标岩石样品1的压裂次生裂缝分形维数越大，压裂次生裂缝的复杂程度越高，目标岩石样品1的可压裂性越强。
具体的，脱汞处理后的目标岩石样品1在CT扫描仪扫描后，能够获得压裂后的目标岩石样品1的三维数据体。由于压裂次生裂缝(树脂、水泥、胶水或浇筑材料)的密度与目标岩石样品1的岩石基质不同，因此，CT扫描能够比较容易地提取目标岩石样品1的压裂次生裂缝的长度、方向和分布特征。基于这目标岩石样品1的压裂次生裂缝的长度、方向和分布特征数据，计算压裂后目标岩石样品1的压裂次生裂缝分形维数，并采用压裂次生裂缝的分形维数来表征压裂次生裂缝的复杂程度。目标岩石样品1的压裂次生裂缝分形维数越大，压裂次生裂缝的复杂程度越高，目标岩石样品1的可压裂性越强。
可以得到，若目标岩石的压裂次生裂缝分形维数越大，则目标岩石的可压裂性越强，若目标岩石的压裂次生裂缝分形维数越小，则目标岩石的可压裂性越弱，从而实现目标岩石的可压裂性的评价。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择目标岩石样品，建立压裂前的三维可视化模型；
其中，通过CT扫描仪扫描建立压裂前的三维可视化模型；
(2)获取高压压汞后的目标岩石样品，进行脱汞处理；
(3)获取脱汞处理后的目标岩石样品，建立压裂后的三维可视化模型；
(4)根据目标岩石样品的压裂前和压裂后的三维可视化模型，实现目标岩石的可压裂性评价；在步骤(2)之前，对所述目标岩石样品进行低压压汞，获取低压压汞后的目标岩石样品；在步骤(2)中，对低压压汞后的所述目标岩石样品进行高压压汞，获取高压压汞后的所述目标岩石样品。
2.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，在所述步骤(2)之前，确定低压压汞的低压环境的低压范围为真空至50磅/平方英寸。
3.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，确定高压压汞的高压环境的高压范围为50～60000磅/平方英寸。
4.根据权利要求3所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，确定高压压汞的高压环境为目标岩石样品提供围压，利用围压将流体压入目标岩石样品，实现目标岩石样品中应力薄弱面缓慢破裂，各破裂不生成致使目标岩石样品形态整体改变的破裂位移。
5.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，根据目标岩石样品的压裂前和压裂后的三维可视化模型进行对比，剔除目标岩石样品的天然裂缝，识别和描述目标岩石样品的压裂次生裂缝，统计分析压裂次生裂缝的长度、方向和分布特征，采用压裂次生裂缝分形维数表征压裂次生裂缝的复杂程度，压裂次生裂缝分形维数越大，压裂次生裂缝的复杂程度越高，目标岩石样品的可压裂性越强。
6.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，所述步骤(1)中压裂前的目标岩石样品与所述步骤(3)中脱汞处理后的目标岩石样品具有相同的外部形状。
7.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，采用压汞仪进行所述岩石压裂模拟实验，所述目标岩石样品的直径小于等于9毫米，长度小于等于25毫米。
8.根据权利要求1所述的一种基于高压压汞的岩石压裂模拟实验方法，其特征在于，根据电子计算机断层扫描分析，建立所述目标岩石样品的三维可视化模型。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176187A (zh) * 2021-03-23 2021-07-27 中国地质大学（武汉） 一种表征岩石孔隙网络连通性的方法
CN113155874A (zh) * 2021-05-17 2021-07-23 北京科技大学 三轴压缩下岩石与充填体耦合破裂分析方法及装置
CN114813964B (zh) * 2022-04-24 2023-08-22 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种采用时域信息决策脆性材料结构件起裂损伤的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105954104A (zh) * 2016-06-26 2016-09-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于pet/ct的岩石裂纹细观结构检测系统及检测方法
CN109577959A (zh) * 2019-01-23 2019-04-05 四川富利斯达石油科技发展有限公司 一种利用示踪剂测定相邻压裂段裂缝连通性的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101556703B (zh) * 2009-05-16 2011-01-26 中国石油大学(华东) 基于连续切片图像的网络模型建立方法
WO2013039416A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for analyzing a porous material from a core sample
US9322259B2 (en) * 2013-12-23 2016-04-26 Dassault Systemes Simulia Corp. Wellbore modeling
AU2014404414B2 (en) * 2014-08-28 2020-01-02 Landmark Graphics Corporation Optimizing multistage hydraulic fracturing design based on three-dimensional (3D) continuum damage mechanics
US20180106708A1 (en) * 2015-05-20 2018-04-19 Schlumberger Technology Corporation Hydraulic fracturability index using high resolution core measurements
US10017684B2 (en) * 2016-04-20 2018-07-10 Spectrum Tracer Services, Llc Method and compositions for hydraulic fracturing and for tracing formation water
CN106323999B (zh) * 2016-08-12 2018-03-09 中国科学院地质与地球物理研究所 一种岩石水力压裂试验裂缝介入增强成像方法
CN106525881B (zh) * 2016-09-14 2022-02-01 中国石油天然气股份有限公司 一种储层伤害程度的测定方法及设备
CN106501090B (zh) * 2016-09-26 2019-02-15 中国石油天然气股份有限公司 用于水力压裂模拟实验的裂缝表征方法
CN106404632B (zh) * 2016-11-03 2019-02-26 中海石油(中国)有限公司 一种花岗岩储层的微观裂缝-孔隙结构分类图版构建方法
CN106988739B (zh) * 2017-05-19 2020-05-22 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 页岩储层压裂裂缝识别与解释评价方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105954104A (zh) * 2016-06-26 2016-09-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于pet/ct的岩石裂纹细观结构检测系统及检测方法
CN109577959A (zh) * 2019-01-23 2019-04-05 四川富利斯达石油科技发展有限公司 一种利用示踪剂测定相邻压裂段裂缝连通性的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Fractal analysis of tight gas sandstones using high-pressure mercury intrusion techniques";Jin Lai 等;《Journal of Natural Gas Science and Engineering》;第185-196页 *
"页岩储层体积压裂综述";张英 等;《科学管理》(第1期);第263页 *
陈前."典型含气页岩孔缝结构研究".《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》.2017,(第9期),第A011-94页. *

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