CN114320261B - 一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法 - Google Patents

Abstract

针对于非常规油气藏储层的压裂改造工作中涉及的支撑剂，本申请模拟设备先制备了目标样品，以模拟支撑剂所处的真实压裂缝环境，再对该目标样品的压裂缝先后注入支撑剂、环氧树脂，得到固化了压裂缝以及支撑剂的环氧树脂模型，此时则可便捷地对该模型进行切割及分析，得到支撑剂运移特征，如此稳定且精确地获得压裂缝内支撑剂的运移模拟效果，为非常规油气藏储层的压裂改造工作提供良好的数据执导。

Description

一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法

技术领域

本申请涉及非常规油气开发技术领域，具体涉及一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法。

背景技术

非常规油气藏储层其孔喉细小，必须要经过压裂改造后才能投产，能将压裂改造的人工裂缝与天然裂缝相沟通，形成复杂裂缝网络，达到提高初始产量和采收率的目的。

在压裂改造时，储层岩体受到剪切应力破坏并在高压流体作用下形成的粗糙断裂面，在高压流体经过后，粗糙断裂面不能完全闭合，形成具有一定导流能力的人工裂缝。由于非常规油气储层发育天然裂缝，水平井进行多段分簇压裂后更容易形成复杂压裂裂缝，压裂液和支撑剂在簇间裂缝、同簇压裂裂缝分支处存在着竞争分流现象，簇间裂缝、同簇主次裂缝中的支撑剂量与支撑效果存在着差异。因此，压裂改造过程中“支撑剂去哪儿”以及压裂改造后“压裂缝的支撑效果怎么样”需要通过室内试验及数模模拟进行研究，为压裂效果评价提供技术支撑。

针对支撑剂分流、运移与展布问题，国内外学者开展了大量实验测试、数值模拟和理论研究，分析了支撑剂在井筒和压裂裂缝中的分流、运移和展布特征，通过开展室内实验可以方便地观测到实验流体和支撑剂在井筒和压裂裂缝中的运动状态，以及支撑裂缝在不同时间点和裂缝位置的形态特征，进而获取不同区域的支撑剂量。

由于压裂工艺和储层岩石特征存在差异，目前对于支撑剂运移规律的研究，暂未形成统一的实验仪器标准和实验测试流程。现有的实验研究方法主要在两个方面：(1)对支撑剂在井筒中的分流、运移特征进行评价，进而研究支撑剂在井筒中的分流、运移和沉积规律；(2)对支撑剂在压裂裂缝中的运移、展布规律进行研究。

但目前的主要研究手段存在如下问题：水力压裂过程中，井底的注入压力达到几十MPa，在高压下支撑剂的运移与展布规律暂不明确，而现有的压裂裂缝模拟装置的材质以有机玻璃为主，导致承压能力有限，通常低于1.0MPa，无法模拟高压条件下支撑剂的运移；此外，压裂裂缝模拟装置的材质主要以有机玻璃为主，而有机玻璃表明光滑，与实际压裂裂缝的表面性质差异大，部分模拟装置采用混凝土，其裂缝面与实际储层中产生的压裂裂缝面具有相似之处，但仍有较大差距。

总的来说，就是现有的压裂缝内支撑剂的运移模拟效果存在欠佳的问题。

发明内容

本申请提供了一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，可稳定且精确地获得压裂缝内支撑剂的运移模拟效果，为非常规油气藏储层的压裂改造工作提供良好的数据执导。

第一方面，本申请提供了一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，方法包括：

模拟设备配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，初始样品模拟了支撑剂所处的地层环境；

模拟设备通过真三轴向初始样品施加作用力，以模拟初始样品受到底层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

模拟设备通过凝胶材料对压裂缝进行点接触粘结，促使初始样品当采集到的压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，目标样品模拟了支撑剂所处的真实压裂缝环境，真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

模拟设备在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，以模拟支撑剂在真实压裂缝环境下的运移；

模拟设备在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，环氧树脂模型固化了压裂缝以及支撑剂；

模拟设备基于环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，模拟设备配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，包括：

模拟设备采用真实非常规藏储层对应的露头岩心，利用大型切割机加工成300mm×300mm×300mm或500mm×500mm×500mm立方体试样，在立方体地质体的一个端面，采用直径为6mm的金钢石钻头钻出深度为150mm的深孔，在钻孔下部深120mm-150mm的部位用可溶性食盐充填，在铺设的食盐上部采用软橡皮泥材料分隔，然后下入长度120mm的模拟井筒，上端套管预制螺纹，采用环氧树脂将岩壁与模拟井筒环空密封，待环氧树脂固化完成后，采用细针筒将橡皮泥隔层戳穿，并采用清水将可溶食盐溶解后抽出及晾干，完成初始样品的制备。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，模拟设备通过真三轴向初始样品施加作用力，包括：

模拟设备通过真三轴，按照给定的排量向初始样品泵入压裂液，随着压裂液的泵注，压裂液泵压升高达到破裂压力，形成贯穿的压裂缝后停止压裂液的泵注。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，压裂缝的压裂缝特征的采集过程，包括：

模拟设备通过扫描设备，扫描压裂缝的压裂缝特征，在扫描过程中为提高数据精度，将显像剂喷涂在压裂缝的表面，使得表面呈现漫反射形状，并将扫描到的点云数据转化为具有真实压裂缝面特征的数据点，重构压裂缝的三维空间形态，完成压裂缝的压裂缝特征的采集。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，模拟设备在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，包括：

模拟设备在三向地应力的作用力条件下，采用支撑剂混相装置按照事先设定的支撑剂类型及比例，采用滑溜水压裂液进行混相泵注，按照给定排量持续将混合支撑剂的压裂液泵注到压裂缝注内。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，模拟设备结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征，包括：

模拟设备在每个压裂缝面的支撑剂分布特征的基础上，量化压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响，以得到支撑剂运移特征。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，模拟设备结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征之后，方法还包括：

模拟设备根据支撑剂运移特征，分析在簇间裂缝以及同簇裂缝中，支撑剂量与支撑效果之间存在的差异。

第二方面，本申请提供了一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置，装置包括：

配置单元，用于配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，初始样品模拟了支撑剂所处的地层环境；

第一模拟单元，用于通过真三轴向初始样品施加作用力，以模拟初始样品受到底层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

第二模拟单元，用于通过凝胶材料对压裂缝进行点接触粘结，促使初始样品当采集到的压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，目标样品模拟了支撑剂所处的真实压裂缝环境，真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

第一注入单元，用于在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，以模拟支撑剂在真实压裂缝环境下的运移；

第二注入单元，用于在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，环氧树脂模型固化了压裂缝以及支撑剂；

分析单元，用于基于环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，配置单元，具体用于：

采用真实非常规藏储层对应的露头岩心，利用大型切割机加工成300mm×300mm×300mm或500mm×500mm×500mm立方体试样，在立方体地质体的一个端面，采用直径为6mm的金钢石钻头钻出深度为150mm的深孔，在钻孔下部深120mm-150mm的部位用可溶性食盐充填，在铺设的食盐上部采用软橡皮泥材料分隔，然后下入长度120mm的模拟井筒，上端套管预制螺纹，采用环氧树脂将岩壁与模拟井筒环空密封，待环氧树脂固化完成后，采用细针筒将橡皮泥隔层戳穿，并采用清水将可溶食盐溶解后抽出及晾干，完成初始样品的制备。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，第一模拟单元，具体用于：

通过真三轴，按照给定的排量向初始样品泵入压裂液，随着压裂液的泵注，压裂液泵压升高达到破裂压力，形成贯穿的压裂缝后停止压裂液的泵注。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，装置还包括采集单元，用于执行压裂缝的压裂缝特征的采集过程，包括：

通过扫描设备，扫描压裂缝的压裂缝特征，在扫描过程中为提高数据精度，将显像剂喷涂在压裂缝的表面，使得表面呈现漫反射形状，并将扫描到的点云数据转化为具有真实压裂缝面特征的数据点，重构压裂缝的三维空间形态，完成压裂缝的压裂缝特征的采集。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，第一注入单元，用于：

在三向地应力的作用力条件下，采用支撑剂混相装置按照事先设定的支撑剂类型及比例，采用滑溜水压裂液进行混相泵注，按照给定排量持续将混合支撑剂的压裂液泵注到压裂缝注内。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，分析单元，具体用于：

在每个压裂缝面的支撑剂分布特征的基础上，量化压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响，以得到支撑剂运移特征。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第六种可能的实现方式中，分析单元，还用于：

根据支撑剂运移特征，分析在簇间裂缝以及同簇裂缝中，支撑剂量与支撑效果之间存在的差异。

第三方面，本申请提供了一种模拟设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：

针对于非常规油气藏储层的压裂改造工作中涉及的支撑剂，本申请模拟设备先制备了目标样品，以模拟支撑剂所处的真实压裂缝环境，再对该目标样品的压裂缝先后注入支撑剂、环氧树脂，得到固化了压裂缝以及支撑剂的环氧树脂模型，此时则可便捷地对该模型进行切割及分析，得到支撑剂运移特征，如此稳定且精确地获得压裂缝内支撑剂的运移模拟效果，为非常规油气藏储层的压裂改造工作提供良好的数据执导。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的一种流程示意图；

图2为本申请真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置的一种结构示意图；

图3为本申请模拟设备的一种结构示意图。

具体实施方式

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，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模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，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模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。

本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。

在介绍本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法之前，首先介绍本申请所涉及的背景内容。

本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法、装置以及计算机可读存储介质，可应用于模拟设备，用于稳定且精确地获得压裂缝内支撑剂的运移模拟效果，为非常规油气藏储层的压裂改造工作提供良好的数据执导。

本申请提及的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，其执行主体可以为真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置，或者集成了该真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置的服务器、物理主机或者用户设备(User Equipment，UE)等不同类型的模拟设备。其中，真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置可以采用硬件或者软件的方式实现，UE具体可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或者个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等终端设备，模拟设备可以通过设备集群的方式设置。

可以理解，模拟设备是用于控制完成执行真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的相关构件的控制设备，当然，对于执行真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的相关构件，在实际应用中，也可能直接包含于模拟设备中，以模拟系统的形式存在。

下面，开始介绍本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法。

首先，参阅图1，图1示出了本申请真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的一种流程示意图，本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，具体可包括如下步骤S101至步骤S106：

步骤S101，模拟设备配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，初始样品模拟了支撑剂所处的地层环境；

可以理解，基于模拟支撑剂在实际应用过程中的运移过程的目的，本申请则需要配置其在实际应用中的所处环境，以提供运移模拟的条件。

对于本申请所针对的支撑剂而言，其为非常规油气藏储层压裂改造过程中使用到的支撑剂，用于在压裂缝中提供支撑作用、起到支撑效果。显然，支撑剂，在实际应用中，是处于地层环境中的，因此，首先可配置初始样品，来模拟支撑剂所处的地层环境。

其中，该初始样品，具体是从地层结构特征来模拟、还原支撑剂所处的地层环境，在该过程中，可以涉及到对支撑剂所处的地层环境的地层结构特征的采集、分析，再配置与确定的地层结构特征来配置初始样品与之匹配的具体结构特征。

作为一种适于实用的实现方式，在制备初始样品的过程中，模拟设备具体可以采用真实非常规藏储层对应的露头岩心，利用大型切割机加工成300mm×300mm×300mm或500mm×500mm×500mm立方体试样，在立方体地质体的一个端面，采用直径为6mm的金钢石钻头钻出深度为150mm的深孔，在钻孔下部深120mm-150mm的部位用可溶性食盐充填，在铺设的食盐上部采用软橡皮泥材料分隔，然后下入长度120mm的模拟井筒，上端套管预制螺纹，采用环氧树脂将岩壁与模拟井筒环空密封，待环氧树脂固化完成后，采用细针筒将橡皮泥隔层戳穿，并采用清水将可溶食盐溶解后抽出及晾干，完成初始样品的制备。

从上述可以看出的是，在制备初始样品的过程中，涉及到了多种的材料、加工组件以及加工工艺，这些既可以是模拟设备自身获取到或者执行的，也可以是在模拟设备的控制下促使外部的设备完成获取到或者执行的，具体可随实际需要调整，在此不做具体限定。

此外，还可看出的是，上述示例性的初始样品的制备方案，在提供了一种具体的实现方案的同时，还具有成本低、操作简洁的优点。

步骤S102，模拟设备通过真三轴向初始样品施加作用力，以模拟初始样品受到地层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

在取得还原了支撑剂在实际应用中所处的地层环境后，则可继续还原支撑剂在地层环境中具体所处的压裂缝，该压裂缝容易理解，指的就是非常规油气藏储层压裂改造过程中存在的压裂缝，当支撑剂注入后，则可在压裂缝中沿着其缝隙流动、渗透，而这就是支撑剂的运移活动。

具体的，在本申请中，具体则是通过真三轴来完成压裂缝的制备，该真三轴，也可称为真三轴仪，其为可用于进行真三轴试验的土工仪器，可以提供本申请所称的真三轴条件，向初始样品施加X、Y、Z三个方向的作用力(三向地应力)，还原样品在实际应用中所处环境受到的作用力，并形成非常规油气藏储层压裂改造过程中存在的压裂缝。

作为又一种适于实用的实现方式，在通过真三轴向初始样品施加作用力的过程中，模拟设备具体可以通过真三轴，按照给定的排量向初始样品泵入压裂液(模拟井筒套管预制螺纹端与水力压裂泵注压裂液高压软管相连接，保证密封性，并由伺服泵压控制系统按照一定的排量泵入)，随着压裂液的泵注，压裂液泵压升高达到破裂压力，形成贯穿的压裂缝后(到达试样的外边界，泵压快速降低)，停止压裂液的泵注。

此时，样品已经制得了压裂缝，则可获取其压裂缝特征，供后续分析，此外，也可卸除真三轴的三向地应力，方便取出样品做进一步的处理。

从上述可以看出的是，该压裂缝的制取处理，也是在提供了一种具体的实现方案的同时，还具有成本低、操作简洁的优点。

步骤S103，模拟设备通过凝胶材料对压裂缝进行点接触粘结，促使初始样品当采集到的压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，目标样品模拟了支撑剂所处的真实压裂缝环境，真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

在样品中制取了压裂缝后，还可涉及到当前压裂缝进行一定程度的固化处理，对压裂缝的主要压裂缝面采用快速凝胶等凝胶材料进行点接触粘结，这不仅需要具有一定的粘结强度，还具有一定的承载能力，能够在压裂缝内起到支撑作用，此时确定当前的压裂缝还原了真实的、应用场景中的压裂缝(符合预设压裂缝特征)后，则可得到完整还原、模拟了地层环境中支撑剂具体所处的压裂缝。

其中，该预设压裂缝特征的设计值，其涉及目的是保证在完成拼接的压裂缝在三向应力加载中裂缝不发生闭合，按照主压裂缝与次级裂缝的缝宽尺度以此完成粘结与缝宽制作，达到满足开展真实裂缝内支撑剂运移研究的目的。

而对于压裂缝的压裂缝特征的采集处理，作为又一种适于实用的实现方式，模拟设备具体可通过扫描设备，扫描压裂缝的压裂缝特征，在扫描过程中为提高数据精度，将显像剂喷涂在压裂缝的表面，使得表面呈现漫反射形状(改善被测断层面扫描数据质量差、反射严重等缺陷，使得凹凸不平、黑色、反射透明面等压裂缝面特征更容易扫描)，并将扫描到的点云数据转化为具有真实压裂缝面特征的数据点，重构压裂缝的三维空间形态，完成压裂缝的压裂缝特征的采集。

示例性的，可以先通过工业级CT系统，对整个样品进行无损扫描，获得主要压裂缝的三维空间形态展布特征，然后采用高精度扫描系统，将样品沿主要的压裂缝面剖切，采用高精度三维激光形貌扫描仪对能够获取的压裂缝面特征进行精细化提取。

步骤S104，模拟设备在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，以模拟支撑剂在真实压裂缝环境下的运移；

样品在完整还原、模拟了地层环境中支撑剂具体所处的压裂缝后，则可开始注入支撑剂，进行支撑剂的运移模拟处理，以便观测其在压裂缝甚至其他地质结构中的运移。

作为又一种适于实用的实现方式，对于支撑剂的注入处理，模拟设备具体可以在三向地应力的作用力条件(仍由真三轴保持施加，直至注入结束)下，采用支撑剂混相装置按照事先设定的支撑剂类型及比例，采用滑溜水压裂液进行混相泵注，按照给定排量持续将混合支撑剂的压裂液泵注到压裂缝注内(井筒套管与混相泵注系统相连接)。

步骤S105，模拟设备在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，环氧树脂模型固化了压裂缝以及支撑剂；

在向样品注入支撑剂，使得支撑剂在压裂缝处进行运移后，为观测其具体的运移效果，则可继续对样品进行加工，将其制为便于观测的模型。

在本申请中，则可在三向地应力的作用力条件下，对其注入环氧树脂，从而可取得固化了压裂缝以及支撑剂的环氧树脂模型。

在环氧树脂的注入过程中，当从样品的边界可观察到环氧树脂留出，则可说明环氧树脂已经覆盖压裂缝，并保证主要的裂缝面内环氧树脂初步凝固，然后停止施加的三向地应力，待压裂缝内含支撑剂的环氧树脂完全凝固后，可将整个样品取出，以供观测。

步骤S106，模拟设备基于环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

可以理解，环氧树脂模型，此时具有固化的特点，因此可对其进行分割，来观测不同位置的压裂缝的支撑剂的运移效果，如此可细腻地分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征来清晰地、简单地确定整体的支撑剂运移特征。

作为又一种适于实用的实现方式，对于支撑剂运移特征的处理，模拟设备具体可以在每个压裂缝面的支撑剂分布特征的基础上，量化压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响，以得到支撑剂运移特征。

可以理解，对于支撑剂运移特征，本申请具体从压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响等几个方面的指标来进行量化，具有高精度的分析特点，为非常规油气压裂改造裂缝长期导流能力变化与主控因素研究提供技术支持。

进一步的，在分析得到支撑剂整体层面上的支撑剂运移特征后，为便于为实际应用中非常规油气藏储层压裂改造工作提供数据指导，模拟设备还可继续根据该支撑剂运移特征，分析在簇间裂缝以及同簇裂缝中，支撑剂量与支撑效果之间存在的差异，以此为支撑剂更为简便有效的注入处理提供精确的数据支持。

总的来说，对于上述内容，针对于非常规油气藏储层的压裂改造工作中涉及的支撑剂，本申请模拟设备先制备了目标样品，以模拟支撑剂所处的真实压裂缝环境，再对该目标样品的压裂缝先后注入支撑剂、环氧树脂，得到固化了压裂缝以及支撑剂的环氧树脂模型，此时则可便捷地对该模型进行切割及分析，得到支撑剂运移特征，如此稳定且精确地获得压裂缝内支撑剂的运移模拟效果，为非常规油气藏储层的压裂改造工作提供良好的数据执导。

以上是本申请提供真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的介绍，为便于更好的实施本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，本申请还从功能模块角度提供了一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置。

参阅图2，图2为本申请真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置的一种结构示意图，在本申请中，真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置200具体可包括如下结构：

配置单元201，用于配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，初始样品模拟了支撑剂所处的地层环境；

第一模拟单元202，用于通过真三轴向初始样品施加作用力，以模拟初始样品受到底层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

第二模拟单元203，用于通过凝胶材料对压裂缝进行点接触粘结，促使初始样品当采集到的压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，目标样品模拟了支撑剂所处的真实压裂缝环境，真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

第一注入单元204，用于在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，以模拟支撑剂在真实压裂缝环境下的运移；

第二注入单元205，用于在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，环氧树脂模型固化了压裂缝以及支撑剂；

分析单元206，用于基于环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，配置单元201，具体用于：

采用真实非常规藏储层对应的露头岩心，利用大型切割机加工成300mm×300mm×300mm或500mm×500mm×500mm立方体试样，在立方体地质体的一个端面，采用直径为6mm的金钢石钻头钻出深度为150mm的深孔，在钻孔下部深120mm-150mm的部位用可溶性食盐充填，在铺设的食盐上部采用软橡皮泥材料分隔，然后下入长度120mm的模拟井筒，上端套管预制螺纹，采用环氧树脂将岩壁与模拟井筒环空密封，待环氧树脂固化完成后，采用细针筒将橡皮泥隔层戳穿，并采用清水将可溶食盐溶解后抽出及晾干，完成初始样品的制备。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，第一模拟单元202，具体用于：

通过真三轴，按照给定的排量向初始样品泵入压裂液，随着压裂液的泵注，压裂液泵压升高达到破裂压力，形成贯穿的压裂缝后停止压裂液的泵注。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，装置还包括采集单元207，用于执行压裂缝的压裂缝特征的采集过程，包括：

通过扫描设备，扫描压裂缝的压裂缝特征，在扫描过程中为提高数据精度，将显像剂喷涂在压裂缝的表面，使得表面呈现漫反射形状，并将扫描到的点云数据转化为具有真实压裂缝面特征的数据点，重构压裂缝的三维空间形态，完成压裂缝的压裂缝特征的采集。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，第一注入单元204，用于：

在三向地应力的作用力条件下，采用支撑剂混相装置按照事先设定的支撑剂类型及比例，采用滑溜水压裂液进行混相泵注，按照给定排量持续将混合支撑剂的压裂液泵注到压裂缝注内。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，分析单元206，具体用于：

在每个压裂缝面的支撑剂分布特征的基础上，量化压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响，以得到支撑剂运移特征。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第六种可能的实现方式中，分析单元206，还用于：

根据支撑剂运移特征，分析在簇间裂缝以及同簇裂缝中，支撑剂量与支撑效果之间存在的差异。

本申请还从硬件结构角度提供了一种模拟设备，参阅图3，图3示出了本申请模拟设备的一种结构示意图，具体的，本申请模拟设备可包括处理器301、存储器302以及输入输出设备303，处理器301用于执行存储器302中存储的计算机程序时实现如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的各步骤；或者，处理器301用于执行存储器302中存储的计算机程序时实现如图2对应实施例中各单元的功能，存储器302用于存储处理器301执行上述图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法所需的计算机程序。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器302中，并由处理器301执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。

模拟设备可包括，但不仅限于处理器301、存储器302、输入输出设备303。本领域技术人员可以理解，示意仅仅是模拟设备的示例，并不构成对模拟设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如模拟设备还可以包括网络接入设备、总线等，处理器301、存储器302、输入输出设备303等通过总线相连。

处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是模拟设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。

存储器302可用于存储计算机程序和/或模块，处理器301通过运行或执行存储在存储器302内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器302内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器302可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据模拟设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器301用于执行存储器302中存储的计算机程序时，具体可实现以下功能：

配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，初始样品模拟了支撑剂所处的地层环境；

通过真三轴向初始样品施加作用力，以模拟初始样品受到地层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

通过凝胶材料对压裂缝进行点接触粘结，促使初始样品当采集到的压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，目标样品模拟了支撑剂所处的真实压裂缝环境，真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入支撑剂，以模拟支撑剂在真实压裂缝环境下的运移；

在三向地应力的作用力条件下向目标样品中的压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，环氧树脂模型固化了压裂缝以及支撑剂；

基于环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置、模拟设备及其相应单元的具体工作过程，可以参考如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的说明，具体在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的步骤，具体操作可参考如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的说明，在此不再赘述。

其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取记忆体(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法的步骤，因此，可以实现本申请如图1对应实施例中真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。

以上对本申请提供的真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法、装置、模拟设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

模拟设备配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，所述初始样品模拟了所述支撑剂所处的地层环境；

所述模拟设备通过真三轴向所述初始样品施加作用力，以模拟所述初始样品受到所述地层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

所述模拟设备通过凝胶材料对所述压裂缝进行点接触粘结，促使所述初始样品当采集到的所述压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，所述目标样品模拟了所述支撑剂所处的真实压裂缝环境，所述真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

所述模拟设备在所述三向地应力的作用力条件下向所述目标样品中的所述压裂缝注入所述支撑剂，以模拟所述支撑剂在所述真实压裂缝环境下的运移；

所述模拟设备在所述三向地应力的作用力条件下向所述目标样品中的所述压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，所述环氧树脂模型固化了所述压裂缝以及所述支撑剂，注入过程中样品的边界流出所述环氧树脂时停止注入；

所述模拟设备基于所述环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合所述每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟设备配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，包括：

所述模拟设备采用真实非常规藏储层对应的露头岩心，利用大型切割机加工成300mm×300mm× 300mm或500mm×500mm×500mm立方体试样，在所述立方体试样的一个端面，采用直径为6mm的金刚 石钻头钻出深度为150mm的深孔，在钻孔下部深120mm-150mm的部位用可溶性食盐充填，在铺设的食盐上部采用软橡皮泥材料分隔，然后下入长度120mm的模拟井筒，上端套管预制螺纹，采用所述环氧树脂将岩壁与所述模拟井筒环空密封，待所述环氧树脂固化完成后，采用细针筒将橡皮泥隔层戳穿，并采用清水将所述可溶性食盐溶解后抽出及晾干，完成所述初始样品的制备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟设备通过真三轴向所述初始样品施加作用力，包括：

所述模拟设备通过所述真三轴，按照给定的排量向所述初始样品泵入压裂液，随着所述压裂液的泵注，压裂液泵压升高达到破裂压力，形成贯穿的所述压裂缝后停止所述压裂液的泵注。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压裂缝的压裂缝特征的采集过程，包括：

所述模拟设备通过扫描设备，扫描所述压裂缝的压裂缝特征，在扫描过程中为提高数据精度，将显像剂喷涂在所述压裂缝的表面，使得表面呈现漫反射形状，并将扫描到的点云数据转化为具有真实压裂缝面特征的数据点，重构所述压裂缝的三维空间形态，完成所述压裂缝的压裂缝特征的采集。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟设备在所述三向地应力的作用力条件下向所述目标样品中的所述压裂缝注入所述支撑剂，包括：

所述模拟设备在所述三向地应力的作用力条件下，采用支撑剂混相装置按照事先设定的支撑剂类型及比例，采用滑溜水压裂液进行混相泵注，按照给定排量持续将混合支撑剂的压裂液泵注到所述压裂缝注内。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟设备结合所述每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征，包括：

所述模拟设备在所述每个压裂缝面的支撑剂分布特征的基础上，量化压裂液黏度、支撑剂粒径组合、加砂浓度、施工排量及压裂缝分布对支撑剂形态的影响，以得到所述支撑剂运移特征。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟设备结合所述每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征之后，所述方法还包括：

所述模拟设备根据支撑剂运移特征，分析在簇间裂缝以及同簇裂缝中，支撑剂量与支撑效果之间存在的差异。

8.一种真三轴条件下压裂缝内支撑剂的运移模拟装置，其特征在于，所述装置包括：

配置单元，用于配置用于支撑剂运移模拟的初始样品，所述初始样品模拟了所述支撑剂所处的地层环境；

第一模拟单元，用于通过真三轴向所述初始样品施加作用力，以模拟所述初始样品受到所述地层环境带来的三向地应力的影响并形成贯穿的压裂缝；

第二模拟单元，用于通过凝胶材料对所述压裂缝进行点接触粘结，促使所述初始样品当采集到的所述压裂缝的压裂缝特征符合预设压裂缝特征，并得到目标样品，所述目标样品模拟了所述支撑剂所处的真实压裂缝环境，所述真实压裂缝环境具体是非常规油气藏储层压裂改造过程中得到的；

第一注入单元，用于在所述三向地应力的作用力条件下向所述目标样品中的所述压裂缝注入所述支撑剂，以模拟所述支撑剂在所述真实压裂缝环境下的运移；

第二注入单元，用于在所述三向地应力的作用力条件下向所述目标样品中的所述压裂缝注入无色透明结构的环氧树脂，以获得用于切割、分析用的环氧树脂模型，所述环氧树脂模型固化了所述压裂缝以及所述支撑剂，注入过程中样品的边界流出所述环氧树脂时停止注入；

分析单元，用于基于所述环氧树脂模型的切割结果分析每个压裂缝面的支撑剂分布特征，并结合所述每个压裂缝面的支撑剂分布特征确定整体的支撑剂运移特征。

9.一种模拟设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至7任一项所述的方法。

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