一種碳酸鹽巖儲(chǔ)層中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層體積壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的實(shí)驗(yàn)方法，適用于研究碳酸鹽巖儲(chǔ)層體積壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫轉(zhuǎn)向及擴(kuò)展影響的強(qiáng)弱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著碳酸鹽巖儲(chǔ)層的不斷開(kāi)發(fā)，常規(guī)壓裂工藝已不能完全滿足增產(chǎn)改造需求，因此迫切需要轉(zhuǎn)換思路研究新技術(shù)來(lái)提高單井產(chǎn)量。為此，一些新工藝新方法在各油田得到不斷的探索嘗試。
[0003]體積壓裂技術(shù)作為壓裂增產(chǎn)技術(shù)中的一項(xiàng)重要組成部分，是目前國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，代表著采油、采氣工藝技術(shù)的發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)體積壓裂在部分碳酸鹽巖儲(chǔ)層中得到應(yīng)用，并取得了一定的成果。
[0004]然而，體積壓裂技術(shù)層面的許多問(wèn)題還未得到解決，需要在理論和應(yīng)用方面開(kāi)展大量研究工作。由于涉及的因素非常復(fù)雜，裂縫的起裂、延伸、空間分布特征、控制因素等均與傳統(tǒng)水力裂縫存在很大差別，需要在力學(xué)模型、室內(nèi)模擬理論和方法、實(shí)際影響因素等方面開(kāi)展深入研究。與此同時(shí)，碳酸鹽巖內(nèi)部裂縫發(fā)育復(fù)雜，并伴隨有天然高壓縫洞體存在，在該基礎(chǔ)上進(jìn)行體積壓裂問(wèn)題更為特殊，因此了解高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展的影響十分關(guān)鍵。
[0005]大尺寸真三軸水力壓裂實(shí)驗(yàn)是一種在實(shí)驗(yàn)室中研究水力壓裂技術(shù)的方法。隨著體積壓裂技術(shù)的不斷發(fā)展，為了研究體積壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫的干擾因素，就需要設(shè)計(jì)一種水力壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫干擾實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種碳酸鹽巖儲(chǔ)層水力壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的實(shí)驗(yàn)方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水力壓裂過(guò)程中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的實(shí)驗(yàn)方法，該方法包括下列步驟:a)制作縫洞體:按照實(shí)驗(yàn)方案制作縫洞體模具，用吸水性強(qiáng)的人工材料作為填充物，將填充物與水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷肟p洞體模具中；將縫洞體注液管柱插入縫洞體模具內(nèi)，待凝固后備用；b)安裝整體試件的模具，并將配好的人工材料放入模具中；待材料凝固后，拆除模具，安裝壓裂液注液系統(tǒng)、縫洞體注液系統(tǒng)與聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；c)將所述試件安裝到大尺寸真三軸試驗(yàn)儀器，對(duì)試件施加設(shè)定的恒定三向圍壓；d)通過(guò)縫洞體注液管線向縫洞體中以恒定排量注液，施加液體壓力，當(dāng)縫洞體內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，切換液壓栗至恒壓狀態(tài)，以維持縫洞體內(nèi)壓力保持不變；e)通過(guò)壓裂液注液管線向模擬井筒中注入壓裂液，施加液體壓力，當(dāng)水力裂縫延伸至設(shè)定尺寸后，停止注入壓裂液；卸下圍壓，拆除管線，將試件從試驗(yàn)架上拆下，剖切試樣，以觀察裂縫形態(tài)。
[0008]進(jìn)一步的，在步驟a)中，所選取人工材料為吸水性、可塑性強(qiáng)的固體材料，典型材料為石膏。
[0009]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所述整體試件模具的尺寸為600mmX300mmX 300mm。
[0010]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所選取人工材料為可塑性強(qiáng)的固體材料，由水泥、石英砂和水按比例配置而成。
[0011]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所選取人工材料為可塑性強(qiáng)的固體材料，由水泥、石英砂、粘土、石膏和水按比例配置而成。
[0012]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所述在人工試件上安裝縫洞體注液系統(tǒng)、壓裂液注液系統(tǒng)和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其具體方法包括如下步驟:
[0013]步驟A:安裝壓裂液注液系統(tǒng)與縫洞體注液系統(tǒng)
[0014]根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案在模具中提前預(yù)制好聲發(fā)射安置孔、縫洞體、縫洞體注液管柱、模擬井筒與誘導(dǎo)縫，然后倒入人工材料待凝固后一次成型；
[0015]根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的縫洞體注液管線、壓裂液注液管線排布在試件表面進(jìn)行切槽加工，將注液管線沿管線槽排布，并將壓裂液注液管線與模擬井筒連接好，縫洞體注液管柱與縫洞體注液管線連接好，用水泥砂漿將管線槽填平。
[0016]步驟B:安裝聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
[0017]根據(jù)聲波探頭排布設(shè)計(jì)方案在試件表面加工導(dǎo)線槽；將聲發(fā)射探頭、聲發(fā)射導(dǎo)線埋入安置孔及導(dǎo)線槽；在安置孔及導(dǎo)線槽內(nèi)塞入泡沫塑料，對(duì)聲發(fā)射探頭及聲發(fā)射導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)；用水泥砂漿將安置孔及導(dǎo)線槽填平。
[0018]進(jìn)一步的，在步驟b)，所述壓裂液注液系統(tǒng)，包括模擬井筒、誘導(dǎo)縫、模擬井筒密封接口和一套壓裂液注液管線；
[0019]具體的，所述模擬井筒由無(wú)縫鋼管加工而成，模擬井筒外表面加工有環(huán)形凹槽，用于增加井身與水泥砂漿之間的膠結(jié)強(qiáng)度；模擬井筒一端與模擬井筒密封接口焊接，用于與外部部件相連；模擬井筒密封接口內(nèi)壁加工有螺紋，并在螺紋頂端加工有密封環(huán)，用于保證模擬井筒注液的密封性；所述誘導(dǎo)縫由薄塑料片制成，用于引導(dǎo)裂縫走向。
[0020]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所述縫洞體注液系統(tǒng)，包括縫洞體、縫洞體注液管柱、注液管柱密封接口和一套縫洞體注液管線；
[0021]具體的，所述縫洞體由石膏注入縫洞體模具中成型，注入同時(shí)將縫洞體注液管柱埋入縫洞體中，以便注入液體；所述縫洞體注液管柱由無(wú)縫鋼管加工而成，縫洞體注液管柱外表面加工有環(huán)形凹槽，用于增加縫洞體注液管柱與水泥砂漿之間的膠結(jié)強(qiáng)度；縫洞體注液管柱一端與縫洞體注液管柱密封接口進(jìn)行焊接，用于和縫洞體注液管線相連；縫洞體密封接口內(nèi)壁加工有螺紋，并在螺紋頂端加工有密封環(huán)，保證了密封性。
[0022]進(jìn)一步的，在步驟b)中，所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括聲發(fā)射探頭和一套導(dǎo)線。
[0023]進(jìn)一步的，在步驟c)中，所述的恒定三向圍壓按照試驗(yàn)預(yù)定值設(shè)置，例如:沿試件長(zhǎng)軸方向(即井筒軸向)圍壓為5MPa，其它兩個(gè)方向圍壓為8MPa、15MPa。
[0024]進(jìn)一步的，在步驟c)中，在對(duì)所述試件施加設(shè)定的三向圍壓時(shí)，三個(gè)方向以相同的增壓速率同步增加壓力；當(dāng)單一方向的圍壓到達(dá)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止增加并保持壓力恒定，其它方向繼續(xù)增壓；當(dāng)三個(gè)方向的圍壓均到達(dá)設(shè)定值時(shí)，維持壓力一定時(shí)間，然后進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)操作；在之后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，圍壓始終保持恒定，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0025]進(jìn)一步的，在步驟e)中，所述的恒定排量為依照試驗(yàn)設(shè)定排量，參考排量值為
1.5mL/sο
[0026]進(jìn)一步的，在步驟e)中，根據(jù)聲波三維空間定位監(jiān)測(cè)結(jié)果及物質(zhì)守恒定律來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所形成的水力裂縫尺寸是否到達(dá)所述水力裂縫延伸設(shè)定尺寸。
[0027]本發(fā)明的有益效果在于，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行高壓力縫洞型碳酸鹽巖油藏水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)，能夠得到高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展特征的影響，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，卻能用來(lái)研究高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為油田現(xiàn)場(chǎng)體積壓裂施工提供施工參數(shù)，優(yōu)化增產(chǎn)效果。本發(fā)明提供的所述實(shí)驗(yàn)方法中使用的壓裂液注液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合同一試件內(nèi)縫洞體內(nèi)壓力與模擬井筒內(nèi)壓力相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述人工試件模具示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述人工試件加工示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述整體試件示意圖。
[0033]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0034]1、人工試件塊體；2、注液管柱密封接口 ；3、模擬井筒密封接口 ；4、模擬井筒；5、縫洞體注液管柱；6、聲發(fā)射安置孔；7、導(dǎo)線槽；8、縫洞體；9、誘導(dǎo)縫；10、聲發(fā)射探頭；11、聲發(fā)射導(dǎo)線；12、管線槽；13、縫洞體注液管線；14、壓裂液注液管線。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0036]實(shí)施例
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述人工試件模具示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述人工試件加工示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述整體試件示意圖。
[0038]—種用于模擬碳酸鹽巖儲(chǔ)層中高壓力縫洞體對(duì)水力裂縫擴(kuò)展影響的實(shí)驗(yàn)方法，包括下列步驟:
[0039]1.試件的制備
[0040]組裝縫洞體注液系統(tǒng)與