CN113899878B - 一种页岩储层压裂后渗流微观模型、制作方法及实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于页岩油气藏研究领域，尤其涉及一种页岩储层压裂后渗流微观模型、制作方法及实验装置，本发明根据页岩油气藏低孔低渗的特点，模拟出具备微米级孔喉的储层微观模型，以解决宏观上难以观察页岩内部流体渗流特征的问题。该微观模型的制作流程大致为三部分，首先制作出掩膜版，对掩膜版进行曝光得到需要使用的模型图；然后利用掩膜版对基底进行曝光处理，将刻蚀图形转移到光刻胶上，然后由光刻胶转移至铬层，再移至基底；最后再进行阳极键合制作出基板，得到微观模型。本发明的微观模型可结合图像采集装置和图像显示装置对微观模型内部的注入流体进行可视化研究，观察流体在微米级裂缝‑基质储层中的流动情况。
Description
技术领域
本发明属于页岩油气藏研究领域，尤其涉及一种页岩储层压裂后渗流微观模型、制作方法及实验装置。
背景技术
油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越，是石油工业发展的必然趋势，而中国丰富的页岩油资源，已经成为非常规石油勘探中的主要领域之一。但是页岩储层中结构复杂，致密性强，非均质性强，且具有斑状润湿的特点，无法用常规手段进行开发。通过对页岩油藏高效开发的理论研究，发现综合运用多种压裂技术，将常规的单一主裂缝开发模式改造成复杂的体积缝网开发模式，可以极大的提高致密页岩油藏的开发效率。
目前，多级水力压裂、大型体积压裂及重复压裂等储层改造技术是目前提高页岩油藏产能的关键技术。但利用现场岩心或人造岩心进行流动实验时，难以观察到内部的渗流情况，对于裂缝、基质中流体的流动或饱和状态无法用人眼进行识别，无法实现对压裂后页岩储层内部的模拟，因而迫切需要能够更好地研究页岩储层压裂后流体在其中的流动情况的裂缝-基质微观模型。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种页岩储层压裂后渗流微观模型、制作方法及实验装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种页岩储层压裂后渗流微观模型，包括:
基板，所述基板内部具有一对进液槽、四个相互独立的空腔以及与所述空腔连通的出液槽；任一所述空腔内具有模拟页岩储层孔喉的孔喉结构，四个所述空腔分别与其内部的孔喉结构组成第一基质、第二基质、第三基质与第四基质；
其中一个所述进液槽横贯在所述第一基质与第二基质间且分别与第一基质与第二基质连通，另一个所述进液槽横贯在所述第三基质与第四基质间且分别与第三基质与第四基质连通；
所述第一基质设有垂直于所述进液槽的两支树枝形网状细裂缝；所述第三基质与第四基质分别设有三支垂直于所述进液槽且裂缝宽度等比例放大的米字形网状裂缝，所述第三基质与第四基质上的所述米字形网状裂缝以进液槽为中心呈镜像分布；
所述基板表面开有一对分别与所述进液槽连通的接头口一、四个分别与所述出液槽连通的接头口二。
进一步地，所述孔喉结构包括孔隙与喉道，所述空腔内部竖直设有若干柱状体，若干所述柱状体呈矩阵排列，相邻两个所述柱状体间的间隙为喉道，相邻四个所述柱状体交汇处的空洞为孔隙。
采用上述进一步方案的有益效果是喉道与孔隙可有效地模拟页岩储层的孔喉。
进一步地，所述进液槽的宽度为2mm。
采用上述进一步方案的有益效果是2mm进液槽便于控制流体的流入速度。
进一步地，2个所述接头口一对称分布于所述基板的左右两侧，4个所述接头口二两两对称分布在所述基板的左右两侧。
采用上述进一步方案的有益效果是便于进液槽、出液槽分别顺畅且规整地与接头口一、接头口二连接，避免进液槽、出液槽与接头口一、接头口二杂乱无章排布影响微观模型的实验效果。
进一步地，两支所述树枝形网状细裂缝的宽度为50-100μm，且二者的宽度不同，任一支所述树枝形网状细裂缝中的各分支裂缝存在宽度差异，同时各分支裂缝中存在形状、大小不同的闭合区域。
采用上述进一步方案的有益效果可在驱替过程中进行对比，观察树枝形网状细裂缝的不同的裂缝尺寸对流体渗流造成的影响。
进一步地，三支所述米字形网状裂缝的裂缝宽度范围为50-200μm，且三支所述米字形网状裂缝的裂缝宽度大小从左往右依次递增，任一支所述米字形网状裂缝中的各分支裂缝宽度与主支裂缝宽度相同。
采用上述进一步方案的有益效果可在驱替过程中进行对比，观察米字形网状裂缝的不同的裂缝尺寸对流体渗流造成的影响。
本发明还提供一种页岩储层压裂后渗流微观模型的制作方法，包括如下制作步骤：
1）将光刻胶喷涂在铬板上，再绘制出GDS格式掩膜版版图文件，后用无掩膜光刻机读取版图文件，对带胶铬板进行非接触式曝光，照射掩膜版上需刻蚀图形的区域，使该区域的光刻胶发生反应，形成掩膜图形，得到掩膜板；
2）使用清洗剂对玻璃基底清洗15min后进行抛光处理，再将玻璃基底进行烘干20min处理，然后在烘干后的玻璃基底表面溅射一层金属铬薄膜，有机溶剂清洗15min，再用负离子水冲洗3遍，在90℃下烘干20min，最后涂抹一层光刻胶在金属铬层上，得到初期玻璃基底；
3）将步骤2）中得到的初期玻璃基底放入90℃烘干机中45min进行前烘处理，然后用光刻机对初期玻璃基底进行60s曝光处理，再将初期玻璃基底沉浸在显影液中90s进行显影，最后放入120℃烘干机中70min进行坚膜处理，得到中期玻璃基底；
4）使用除铬剂除去步骤3）中得到的中期玻璃基底上的多余铬层，完成图形从光刻胶层到铬层的转移，再使用刻蚀剂，对中期玻璃基底表面裸露的玻璃表层进行湿法刻蚀，完成图形到玻片的转移，最后进行除胶与除铬处理，得到后期玻璃基底；
5）将玻璃盖板与步骤4）中得到的后期玻璃基底放置于清洁溶液中清洗15min，后用大量去离子水冲洗，将清洁后的玻璃盖板和后期玻璃基底对齐贴合，后期玻璃基底连接负极，玻璃盖板连接正极，然后置于加热器上升温至450℃，在两者之间施加750V的压力，使得后期玻璃基底一侧产生负电荷，玻璃盖板一侧产生正电荷。通过静电引力，正、负电荷结合在一起，促使后期玻璃基底与玻璃盖板之间发生化学键合，得到基板；
6）在步骤5）中得到的基板左、右两侧各打三个圆孔，作为一对接头口一与两对接头口二，得到微观模型。
具体地，步骤1）与步骤2）中的光刻胶为AR-P 3100型光刻胶；步骤1）中的所述非接触式曝光的曝光波长为405nm；步骤2）中的清洁剂为H2SO4与H2O2按照质量比3：1混合的溶液，该清洁剂有强氧化性，能够较为彻底的清除玻璃基底表面上的有机质；步骤2）中的有机溶剂为丙酮、无水乙醇与去离子水按照质量比1：1：1混合的溶液，能够较为彻底的清楚金属薄膜上的杂质而不改变其原有性质；步骤3）中的所述显影液为AR 300-26型显影液；步骤4）中的所述除铬剂为硝酸铈铵、高氯酸与纯水按照质量比1：1：1混合的溶液；步骤4）中的所述刻蚀剂为氢氟酸、氟化铵与纯水按照质量比1：1：1混合的溶液。
进一步地，步骤2）中，所述玻璃基底为Pyrex7740玻璃。
采用上述进一步方案的有益效果是Pyrex7740玻璃具有非常低的热膨胀系数，约是普通玻璃的三分之一，可有效减少因温度梯度应力造成的影响，从而使得玻璃基底具有更强的抗断裂性能。
本发明还提供一种页岩储层压裂后渗流的实验装置，包括微观模型以及用于向所述微观模型中注入流体的注入装置、用于采集所述微观模型中流体的流动过程图像的图像采集装置、用于显示所述图像采集装置采集到的图像的图像显示装置、用于将所注入的流体从所述微观模型中采出的采出装置、夹具；所述注入装置包括微流泵、进样器、管路一与压力变送器，所述微流泵与所述进样器连接且所述进样器由所述微流泵驱动，所述进样器的出口端通过所述管路一与所述微观模型的接头口一连接，所述压力变送器连接在所述管路一上；
所述图像采集装置与所述图像显示装置电连接；
所述采出装置包括管路二与采样管，所述采样管通过所述管路二与所述微观模型的接头口二连接；
所述夹具套装在所述基板上。
进一步地，所述夹具中部开有用于暴露四个所述空腔的空槽，所述夹具两侧开有与所述接头口一、接头口二对应的插口，所述管路一与所述接头口一通过接头一连接，所述管路二与所述接头口二通过接头二连接，所述接头一与接头二均插入在所述插口内。
采用上述进一步方案的有益效果是夹具固定基板，便于操作人员拿取移动基板，空槽便于可视化观察第一基质、第二基质、第三基质与第四基质内的流体渗流情况，插口便于固定稳定住接头一、接头二，增强接头口一与管路一、接头口二与管路二的连接稳定性。
本发明的有益效果是：本发明的微观模型实现了对压裂后页岩储层内部的模拟，实现对流体在微米级裂缝-基质储层中的流动情况的对可视化观察及研究。结合注入装置，微观模型中的进液槽用于进液；孔喉结构模拟页岩储层的孔喉，结合图像采集装置，微观模型的第二基质可作为未压裂的基质区域，可模拟分析流体在页岩储层基质中的流动状态；微观模型中的第一基质、第三基质、第四基质拥有不同形态的裂缝，可模拟分析流体在页岩储层不同裂缝中的流动状态，可与第二基质的区域进行对比，分析流体在不同区域中流动情况的区别；在进行了水驱油或油驱水后，该微观模型可模拟分析页岩储层中残余油或残余水的流体分布状态；油水饱和后，该微观模型可模拟分析页岩储层中油水的突破压力、分布状态与渗流规律，并且可以在加压情况下模拟分析页岩储层中油水的渗析情况，本发明的微观模型可为页岩储层微观渗流机理的研究提供实验基础。
附图说明
图1为本发明微观模型截面结构示意图；
图2为本发明的第一基质结构示意图；
图3为本发明的第二基质结构示意图；
图4为本发明的第三基质结构示意图；
图5为本发明的第四基质结构示意图；
图6为本发明的孔喉结构结构示意图；
图7为本发明的夹具俯视结构示意图；
图8为本发明的图7中A-A处剖面结构示意图；
图9为本发明的图7中B-B处剖面结构示意图；
图10为本发明的实验装置结构示意图；
图11为本发明流体注入在微观模型中不采出时的流动情况效果图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1-基板，2-进液槽，3-空腔，4-出液槽，5-第一基质，6-第二基质，7-第三基质，8-第四基质，9-树枝形网状细裂缝，10-米字形网状裂缝，11-接头口一，12-接头口二，13-喉道，14-孔隙，15-柱状体，16-闭合区域，17-注入装置，171-微流泵，172-进样器，173-管路一，174-压力变送器，18-图像采集装置，19-图像显示装置，20-采出装置，201-管路一，202-管路二，21-夹具，22-空槽，23-插口，100-微观模型，200-水，300-原油，400-空气。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-6所示，本发明提供了一种页岩储层压裂后渗流微观模型，包括：
基板1，所述基板1内部具有一对进液槽2、四个相互独立的空腔3以及与所述空腔连通的出液槽4；任一所述空腔3内具有模拟页岩储层的孔喉的孔喉结构，四个所述空腔3分别与其内部的孔喉结构组成第一基质5、第二基质6、第三基质7与第四基质8；
其中一个所述进液槽2横贯在所述第一基质5与第二基质6间且分别与第一基质5与第二基质6连通，另一个所述进液槽2横贯在所述第三基质7与第四基质8间且分别与第三基质7与第四基质8连通；
所述第一基质5设有垂直于所述进液槽2的两支树枝形网状细裂缝9；所述第三基质7与第四基质8分别设有三支垂直于所述进液槽2且裂缝宽度等比例放大的米字形网状裂缝10，所述第三基质7与第四基质8上的所述米字形网状裂缝10以进液槽2为中心呈镜像分布；
所述基板1表面开有一对分别与所述进液槽2连通的接头口一11、四个分别与所述出液槽4连通的接头口二12。
具体地，基板1的尺寸优选为75×25mm，以便置于显微镜载物台上；接头口一11用于与外界注入装置连接，进液槽2用于向第一基质5、第二基质6、第三基质7与第四基质8充入流体，进液槽2的宽度优选为2mm，便于控制流体的流入速度；出液槽4用于流出流体，接头口二12用于与外界采出装置连接，为控制流体的流出速度，出液槽4的宽度优选为1mm，四个出液槽4分别连接在第一基质5、第二基质6、第三基质7、第四基质8的侧边，每个出液槽4经过经两次90°弯曲后平行于基板1的最外沿，可将流体引导至基板1两侧的接头口二12；第一基质5可以处于基板1的左上区域，也可以处于基板1的左下区域，同时对应的第二基质6可以处于基板1的左下区域或左上区域，第三基质7可以处于基板1的右上区域或右下区域，对应的第四基质可以处于基板1的右下区域或右上区域，这里不做限定；第三基质7与第四基质8互为镜像的设置便于进行对比观察，增加实验结果的准确性。
无裂缝的第二基质6作为相对低渗的未压裂基质区域，可模拟分析流体在页岩储层基质中的流动状态；第一基质5、第三基质7、第四基质8拥有不同形态的裂缝，可模拟分析流体在页岩储层不同裂缝中的流动状态，可与第二基质6的未压裂区域进行对比，分析流体在不同区域中流动情况的区别。
参照图6，所述孔喉结构包括喉道13与孔隙14，所述空腔3内部竖直设有若干柱状体15，若干所述柱状体15呈矩阵排列，相邻两个所述柱状体15间的间隙为喉道13，相邻四个所述柱状体15交汇处的空洞为孔隙14，柱状体优选为圆柱体，圆柱的直径优选为50μm，相邻两个圆柱间的间距为2μm，矩阵排列后的圆柱间的空隙能够达到页岩储层孔喉的微米级尺寸。
2个所述接头口一11对称分布于所述基板1的左右两侧，4个所述接头口二12两两对称分布在所述基板1的左右两侧，接头口一11、接头口二12分布在基板1的两侧便于分别与进液槽2、出液槽4连接，同时便于与外界注入设置、采出装置连接。
两支所述树枝形网状细裂缝9的宽度为50-100μm，且二者的宽度及形状存在不同，任一支所述树枝形网状细裂缝9中的各分支裂缝存在宽度差异，同时各分支裂缝中存在形状、大小不同的闭合区域16，闭合区域16的形状可以是H字形、三角形、A字形与矩形等，这里不做限定，两支不同宽度的树枝形网状细裂缝9便于在驱替过程中观察裂缝尺寸的不同对流体渗流造成的影响。三支所述米字形网状裂缝10的裂缝宽度范围为50-200μm，且三支所述米字形网状裂缝10的裂缝宽度大小从左往右依次递增，任一支所述米字形网状裂缝10中的各分支裂缝宽度与主支裂缝宽度相同，可在驱替过程中进行对比，观察裂缝尺寸的不同对流体渗流造成的影响。
本发明的微观模型实现了对压裂后页岩储层内部的模拟，实现对流体在微米级裂缝-基质储层中的流动情况的对可视化观察及研究。进液槽2用于进液；孔喉结构模拟页岩储层的孔喉，第二基质6可作为未压裂的基质区域，可模拟分析流体在页岩储层基质中的流动状态；微观模型中的第一基质5、第三基质7、第四基质8拥有不同形态的裂缝，可模拟分析流体在页岩储层不同裂缝中的流动状态，可与第二基质5的区域进行对比，分析流体在不同区域中流动情况的区别；在进行了水驱油或油驱水后，该微观模型可模拟分析页岩储层中残余油或残余水的流体分布状态；油水饱和后，该微观模型可模拟分析页岩储层中油水的突破压力、分布状态与渗流规律，并且可以在加压情况下模拟分析页岩储层中油水的渗析情况，本发明的微观模型可为页岩储层微观渗流机理的研究提供实验基础。
基于上述微观模型，本发明还提供了一种页岩储层压裂后渗流微观模型的制作方法，包括如下制作步骤：
1）使用THT-1006型全自动喷胶机将AR-P 3100型正性光刻胶喷涂在铬板上，再使用Klayout绘图软件绘制出GDS格式掩膜版版图文件，后用DMD无掩膜光刻机读取版图文件，对带胶铬板进行非接触式曝光，曝光波长为405nm，照射掩膜版上需刻蚀图形的区域，使该区域的光刻胶发生反应，形成掩膜图形，得到掩膜版；
2）使用由H2SO4与H2O2按照质量比3：1混合而成的清洁剂对Pyrex7740玻璃基底清洗十五分钟后进行抛光处理，再将玻璃基底放入90℃TST101A-1B型烘箱中20min进行烘干处理，使用ZZ500-C型磁控溅射真空镀膜仪在烘干后的玻璃基底表面溅射一层金属铬薄膜，然后用由丙酮、无水乙醇与去离子水按照质量比1：1：1混合而成的有机溶剂清洗15min，再用负离子水冲洗3遍，放入90℃TST101A-1B型烘箱中20min进行烘干处理，最后用THT-1006型全自动喷胶机涂抹一层光刻胶在金属铬层上，得到初期玻璃基底；
3）将步骤2）中得到的初期玻璃基底放入90℃的TST101A-1B型烘箱中45min进行前烘处理，然后用G30B4型镭射芯片光刻机对基底进行60s曝光处理，再将基底沉浸在AR 300-26型显影液中90s进行显影，最后放入120℃TST101A-1B型烘箱中70min进行坚膜处理，得到中期玻璃基底；
4）使用由硝酸铈铵、高氯酸与纯水按照质量比1：1：1混合而成的除铬剂除去步骤3）中得到的中期玻璃基底上的多余铬层，完成图形从光刻胶层到铬层的转移，再使用由氢氟酸、氟化铵与纯水按照质量比1：1：1混合而成的刻蚀剂对中期玻璃基底表面裸露的玻璃表层进行湿法刻蚀，完成图形到玻片的转移，最后进行除胶与除铬处理，得到后期玻璃基底；
5）将玻璃盖板与步骤4）中得到的后期玻璃基底放置于清洁溶液中清洗15min，后用大量去离子水冲洗，将清洁后的玻璃盖板和后期玻璃基底对齐贴合，后期玻璃基底连接负极，玻璃盖板连接正极，然后置于加热器上升温至450℃，在两者之间施加750V的压力，使得后期玻璃基底一侧产生负电荷，玻璃盖板一侧产生正电荷。通过静电引力，正、负电荷结合在一起，促使后期玻璃基底与玻璃盖板之间发生化学键合，得到基板1；
6）在步骤5）中得到的基板1左、右两侧各打三个圆孔，作为一对接头口一11与四个接头口二12，得到微观模型。
基于上述微观模型，如图7-10所示，本发明还提供了一种页岩储层压裂后渗流的实验装置，包括所述微观模型以及用于向所述微观模型中注入流体的注入装置17、用于采集所述微观模型中流体的流动过程图像的图像采集装置18、用于显示所述图像采集装置18采集到的图像的图像显示装置19、用于将所注入的流体从所述微观模型中采出的采出装置20、夹具21，所述夹具21套装在所述基板1上；
所述注入装置17包括微流泵171、进样器172、管路一173与压力变送器174，所述微流泵171与所述进样器172连接且所述进样器172由所述微流泵171驱动，所述进样器172的出口端通过所述管路一173与所述微观模型的接头口一11连接，所述压力变送器174连接在所述管路一173上；
所述图像采集装置18与所述图像显示装置19电连接；
所述采出装置20包括管路二201与采样管202，所述采样管202通过所述管路二201与所述微观模型的接头口二12连接。
具体地，夹具21用于固定基板1，便于操作人员拿取移动基板1；微流泵171驱动进样器172向微观模型注入流体（水或者原油），微流泵171对流体流量进行调节，微流泵171优选为Harvard PHD 22精密注射泵，Harvard PHD 22精密注射泵的注射精度可达到0.0001μL/h；进样器172可以为鲁尔进样器，鲁尔进样器的容量有10mL、20mL，Harvard PHD 22精密注射泵与鲁尔进样器连接且鲁尔进样器由Harvard PHD 22精密注射泵驱动，用于控制调节流速；管路一173可以是1/16英寸外径peek（聚醚醚酮）管路，1/16英寸外径peek管路的外径为1/16英寸，鲁尔进样器与1/16英寸外径peek管路相连，用于向所述微观模型中注入流体（水或者原油）；压力变送器174用于测量注入过程中的注入压力，其可以是CYYZ35智能型压力变送器，CYYZ35智能型压力变送器连接在1/16英寸外径peek管路上，CYYZ35智能型压力变送器的测量精度等级可以达到0.1%FS；
图像采集装置18用于采集在所述微观模型中流体注入时，其流动过程与饱和情况的图像，图像采集装置18优选为Lecia DM2700 M正置金相显微镜，微观模型被放置在载物台上，通过Lecia DM2700 M正置金相显微镜可以观察到注入流体在所述微观模型中的流动情况；
图像显示装置19用于显示图像采集装置18采集到的微观模型中流体流动与饱和情况的图像，图像显示装置19为莱卡成像软件LAS EZ，可与上述Lecia DM2700 M正置金相显微镜配合使用，根据情况使用不同倍数的目镜与物镜，可清晰观察到所述微观模型的内部结构，同时可观测流体在微观模型内部的流动与饱和情况；
采出装置20用于将所注入的流体从微观模型中采出，管路二201为1/16英寸外径peek管路，管路二201与接头口二12连接，用于导出微观模型内的流体，采样器202为鲁尔采样器；
夹具21可拆卸安装在基板1上，夹具21可以是采用螺栓固定实现与基板1的可拆卸连接；所述夹具21中部开有用于暴露四个所述空腔3的空槽22，所述夹具21两侧开有与所述接头口一11、接头口二12对应的插口23，所述管路一173与所述接头口一11通过接头一（未示出）连接，所述管路二201与所述接头口二12通过接头二（未示出）连接，所述接头一与接头二均插入在所述插口23内，接头一与接头二均为peek（聚醚醚酮）鲁尔接头，插口23便于固定稳定住接头一、接头二，增强接头口一11与管路一173、接头口二12与管路二201的连接稳定性。
本发明具体使用时，将夹具21安装在基板1上，然后将微观模型放置在图像采集装置18的载物台上，用进样器172吸入待注入流体后置于微流泵171上，再将接头一、接头二分别插进插口23使得接头一与接头二分别与接头口一11、接头口二12连接，然后将管路一173的一端连接在接头一上使得管路一173与接头口一11连接，管路一173的另一端连接在进样器172的出口端上，最后将压力变送器174连接至管路一173上，以便观察压力变化情况；调整好流速，启动微流泵171，使进样器172中的流体按照预定流速通过管路一173流入微观模型的接头口一11后经进液槽2流入第一基质5、第二基质6、第三基质7与第四基质8中，同时打开图像显示装置19，调整好图像采集装置18的目镜与物镜倍数，使得微观模型的内部结构能够清晰成像于显示器；移动载物台，可观测流体在微观模型内部的流动与饱和情况；待微观模型中的流体饱和后，可更换进样器172中的流体，对微观模型中的流体进行驱替；观察完毕后，将管路二201的一端连接在接头二上使得管路二201与接头口二12连接，管路二201的另一端连接在采样器202的进口端上，利用采样器202将微观模型中的流体采出；实验完成后，对微观模型进行清洗。
实施例
实验装置实验操作过程：
1）用鲁尔进样器吸入待注入流体后置于Harvard PHD 22精密注射泵上；
2）使用1/16英寸外径peek管路连接鲁尔进样器与微观模型的接头口一11；
3）将微观模型置于Lecia DM2700 M正置金相显微镜上；
4）将CYYZ35智能型压力变送器连接至步骤2）中的1/16英寸外径peek管路上，观察压力变化情况；
5）调整好流速，启动Harvard PHD 22精密注射泵，使流体通过1/16英寸外径peek管路流入微观模型接头口一11中；
6）打开电脑中莱卡成像软件LAS EZ，调整好Lecia DM2700 M正置金相显微镜的目镜与物镜倍数，使微观模型的内部结构能够清晰成像于显示器；
7）移动载物台，可观察流体在微观模型中的流动情况；
8）待流体饱和后，可更换鲁尔进样器中的流体，对微观模型中的流体进行驱替；
9）观察完毕后，将1/16英寸外径peek管路连接到接头口二12上，并利用鲁尔采样器将微观模型中的流体进行采出；
10）实验完成后，对微观模型进行清洗。
观察人员可直观的观察到第一基质5、第二基质6、第三基质7与第四基质8中的流体流动情况，图11为流体注入在微观模型中不采出时的流动情况图，图11中的200区域为水，300区域为原油，400区域为空气。
综上可知，微观模型实现了对压裂后页岩储层内部的模拟，微观模型结合注入装置、图像采集装置、图像显示装置以及采出装置，可模拟分析流体在页岩储层基质、页岩储层不同裂缝中的流动状态，同时可进行对比；在进行了水驱油或油驱水后，该微观模型可模拟分析页岩储层中残余油或残余水的流体分布状态；油水饱和后，该微观模型可模拟分析页岩储层中油水的突破压力、分布状态与渗流规律，并且可以在加压情况下模拟分析页岩储层中油水的渗析情况，本发明的微观模型可为页岩储层微观渗流机理的研究提供实验基础。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (9)
1.一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，包括：
基板，所述基板内部具有一对进液槽、四个相互独立的空腔以及与所述空腔连通的出液槽；任一所述空腔内具有模拟页岩储层孔喉的孔喉结构，四个所述空腔分别与其内部的孔喉结构组成第一基质、第二基质、第三基质与第四基质；
其中一个所述进液槽横贯在所述第一基质与第二基质间且分别与第一基质与第二基质连通，另一个所述进液槽横贯在所述第三基质与第四基质间且分别与第三基质与第四基质连通；
所述第一基质设有垂直于所述进液槽的两支树枝形网状细裂缝，所述第二基质为相对低渗的未压裂基质区域；所述第三基质与第四基质分别设有三支垂直于所述进液槽且裂缝宽度等比例放大的米字形网状裂缝，所述第三基质与第四基质上的所述米字形网状裂缝以进液槽为中心呈镜像分布；
所述基板表面开有一对分别与所述进液槽连通的接头口一、两对分别与所述出液槽连通的接头口二；
微观模型的制作方法，其特征在于，包括如下制作步骤：
1）将光刻胶喷涂在铬板上，再绘制出GDS格式掩膜版版图文件，后用无掩膜光刻机读取版图文件，对带胶铬板进行非接触式曝光，照射掩膜版上需刻蚀图形的区域，使该区域的光刻胶发生反应，形成掩膜图形，得到掩膜板；
2）使用清洗剂对玻璃基底清洗15min后进行抛光处理，再将玻璃基底进行烘干20min处理，然后在烘干后的玻璃基底表面溅射一层金属铬薄膜，有机溶剂清洗15min，再用负离子水冲洗3遍，在90℃下烘干20min，最后涂抹一层光刻胶在金属铬层上，得到初期玻璃基底；所述有机溶剂为丙酮、无水乙醇与去离子水按照质量比1：1：1混合的溶液；
3）将步骤2）中得到的初期玻璃基底放入90℃烘干机中45min进行前烘处理，然后用光刻机对初期玻璃基底进行60s曝光处理，再将初期玻璃基底沉浸在显影液中90s进行显影，最后放入120℃烘干机中70min进行坚膜处理，得到中期玻璃基底；
4）使用除铬剂除去步骤3）中得到的中期玻璃基底上的多余铬层，完成图形从光刻胶层到铬层的转移，再使用刻蚀剂，对中期玻璃基底表面裸露的玻璃表层进行湿法刻蚀，完成图形到玻片的转移，最后进行除胶与除铬处理，得到后期玻璃基底；
5）将玻璃盖板与步骤4）中得到的后期玻璃基底放置于清洁溶液中清洗15min，后用大量去离子水冲洗，将清洁后的玻璃盖板和后期玻璃基底对齐贴合，后期玻璃基底连接负极，玻璃盖板连接正极，然后置于加热器上升温至450℃，在两者之间施加750V的压力，使得后期玻璃基底一侧产生负电荷，玻璃盖板一侧产生正电荷；通过静电引力，正、负电荷结合在一起，促使后期玻璃基底与玻璃盖板之间发生化学键合，得到基板；
6）在步骤5）中得到的基板左、右两侧各打三个圆孔，作为一对接头口一与两对接头口二，得到微观模型。
2.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，所述孔喉结构包括喉道与孔隙，所述空腔内部竖直设有若干柱状体，若干所述柱状体呈矩阵排列，相邻两个所述柱状体间的间隙为喉道，相邻四个所述柱状体交汇处的空洞为孔隙。
3.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，所述进液槽的宽度为2mm。
4.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，2个所述接头口一对称分布于所述基板的左右两侧，4个所述接头口二两两对称分布在所述基板的左右两侧。
5.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，两支所述树枝形网状细裂缝的宽度为50-100μm，且二者的宽度不同，任一支所述树枝形网状细裂缝中的各分支裂缝存在宽度差异，同时各分支裂缝中存在形状、大小不同的闭合区域。
6.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，其特征在于，三支所述米字形网状裂缝的裂缝宽度范围为50-200μm，且三支所述米字形网状裂缝的裂缝宽度大小从左往右依次递增，任一支所述米字形网状裂缝中的各分支裂缝宽度与主支裂缝宽度相同。
7.根据权利要求1所述的一种页岩储层压裂后渗流微观模型，步骤2）中，所述玻璃基底为Pyrex7740玻璃。
8.一种页岩储层压裂后渗流的实验装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的微观模型以及用于向所述微观模型中注入流体的注入装置、用于采集所述微观模型中流体的流动过程图像的图像采集装置、用于显示所述图像采集装置采集到的图像的图像显示装置、用于将所注入的流体从所述微观模型中采出的采出装置、夹具；
所述注入装置包括微流泵、进样器、管路一与压力变送器，所述微流泵与所述进样器连接且所述进样器由所述微流泵驱动，所述进样器的出口端通过所述管路一与所述微观模型的接头口一连接，所述压力变送器连接在所述管路一上；
所述图像采集装置与所述图像显示装置电连接；
所述采出装置包括管路二与采样管，所述采样管通过所述管路二与所述微观模型的接头口二连接；
所述夹具套装在所述基板上。
9.根据权利要求8所述的一种页岩储层压裂后渗流的实验装置，其特征在于，所述夹具中部开有用于暴露四个所述空腔的空槽，所述夹具两侧开有与所述接头口一、接头口二对应的插口，所述管路一与所述接头口一通过接头一连接，所述管路二与所述接头口二通过接头二连接，所述接头一与接头二均插入在所述插口内。
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