一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法技术

本发明专利技术属于油气井增产技术领域，具体涉及一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，包括如下步骤：获取真实地质岩心在地层条件下的三向地应力和岩石力学参数；模拟建立真实储隔层的物理模型以及在物理模型中预制天然裂缝；根据三向地应力参数对物理模型加载围压，对物理模型进行水力压裂试验并采集数据，直至模型破裂后停止采集数据；对破裂后的模型剖切扫描；量化分析模型裂缝形态，研究天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响。解决现有模型为均质模型和模型中只预制一条裂缝，未考虑天然裂缝的数量、位置和尺度等裂缝问题，本发明专利技术可掌握天然裂缝对人工裂缝延伸影响的主要因素，为储层改造提供理论依据，大幅度提高该类油藏的开发效果。

A physical model test method for extending natural fractures and artificial fractures

The invention belongs to the technical field of oil and gas well stimulation, in particular relates to a physical model test method for natural and artificial fracture extension law, including the following steps: obtaining the three-dimensional geostress and rock mechanics parameters of real geological core under formation conditions; simulating and establishing the physical model of real reservoir and pre-setting in the physical model; According to the three-dimensional geostress parameters, the physical model is loaded with confining pressure, and the hydraulic fracturing test is carried out to collect data until the model is broken, and then the data is collected; the model is cut and scanned; the fracture morphology of the model is analyzed quantitatively, and the influence of the natural fracture on the propagation law of the artificial fracture is studied. . The present model solves the problem that only one fracture is prefabricated in the homogeneous model and the model without considering the number, location and scale of natural fractures, etc. The invention can grasp the main factors affecting the extension of artificial fractures caused by natural fractures, provide theoretical basis for reservoir reconstruction, and greatly improve the development effect of such reservoirs.

【技术实现步骤摘要】
一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法
本专利技术属于油气井增产
，具体涉及一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法。
技术介绍
鄂尔多斯盆地普遍具有渗透性差和天然微裂缝发育的储层特征，部分区块储层致密，且断层、裂缝发育,层内泥质及钙质隔夹层发育，薄互层特征明显，特别是裂缝发育易造成人工裂缝失控，近几年针对致密储层借鉴“体积压裂”改造思路，压裂施工规模大，形成了较为复杂的天然裂缝与人工裂缝相互交织的复杂裂缝网络，注入水易沿着裂缝进行突进，造成油井过早多方向见水，油藏开采2-3年综合含水便可达到40％-50％，且后期治理难度更大，严重影响了单井产量的提高。为探究裂缝对人工裂缝延伸的影响，开展了天然裂缝与人工裂缝延伸规律物理模拟试验研究。目前主要研究水力裂缝与天然裂缝的相互作用，判断水力裂缝是否穿透天然裂缝。存在的问题主要有以下两个方面：一是物模试件为均质模型，未考虑储隔层力学性质差异；二是模型中只预制一条裂缝，只考虑了天然裂缝的方位，未考虑天然裂缝的数量、位置和尺度等裂缝特性。针对以上问题，采用真三轴大物模应力加载装置进行物模试验，分析裂缝方位、数量、位置、尺度特性，水平应力差等因素对裂缝扩展的影响。严格控制人工岩样与储层力学参数相似性，更好地反映地层的实际应力状况。通过该方法可掌握天然裂缝对人工裂缝延伸影响的主要因素，为储层改造提供理论依据，大幅度提高该类油藏的开发效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中物理模型为均质模型，未考虑储层和隔层力学性质差异；二是物理模型中只预制一条裂缝，只考虑了天然裂缝的方位，未考虑天然裂缝的数量、位置和尺度等裂缝特性问题。为此，本专利技术提供了一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，包括如下步骤：1)获取真实地质岩心在地层条件下的三向地应力值和岩石力学参数,所述岩石力学参数包括密度、单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和弹性模量；2)建立模拟真实储隔层的物理模型并在物理模型中预制天然裂缝，所述物理模型数量为多组且多组物理模型中预制的天然裂缝位置、数量和尺度均不同；3)根据步骤1)的三向地应力值对步骤2)的物理模型加载围压，然后对物理模型进行水力压裂试验并采集数据，直至物理模型破裂后停止采集数据；4)对破裂后的物理模型剖切扫描；5)根据物理模型中的裂缝形态，研究分析天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响。所述步骤1)中真实地质岩心形状为圆柱体，圆柱体的高度为50mm、直径为25mm；所述三向地应力值通过研究区域成像测井解释裂缝发育井的相对坐标、初次压裂数据、测井数据和岩石力学参数与地应力间的关系获得。所述步骤2)中物理模型通过水泥和石英砂的混合物来分别建立模拟真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层，所述水泥为PC32.5R复合硅酸盐水泥，石英砂为40-70目的石英砂，水泥和石英砂的配比根据真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层进行复配。所述的物理模型内设有与外界相通的预设孔眼，预设孔眼内设有注入管，注入管在物理模型内的长度为250mm，外径为30mm。所述的步骤2)中天然裂缝的位置包括三种，分别为天然裂缝在储层内，天然裂缝在隔层内，天然裂缝贯通储层和隔层；天然裂缝的数量为1-3条，天然裂缝的高度与储层厚度的尺度比为1:2、1:1或2:1；天然裂缝的材料为粘合玻璃板或带孔塑料板。所述步骤3)的水力压裂试验中，将压裂液注入预设孔眼内，所述的压裂液为刮胶溶液，刮胶溶液的质量浓度为1-3％，刮胶溶液的粘度为46-162mPa.s，压裂液中加入染料，染料为水粉染料，水力压裂试验中采用泵注方式将压裂液注入预设孔眼内，泵注排量为1-4mL/min。所述步骤4)的物理模型剖切扫描采用OKIO-B型非接触光学三维扫描仪与三维扫描软件3DScan相结合进行非接触式扫描。所述步骤5)天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响为：天然裂缝仅在储层时，人工裂缝不易进入隔层；天然裂缝仅在隔层时，人工裂缝易进入隔层；天然裂缝贯通储隔层时，人工裂缝沿天然裂缝扩展，易进入隔层；随着各位置的天然裂缝的数量增加，人工裂缝更易进入隔层；天然裂缝的尺度越大，人工裂缝越容易进入隔层；同时通过人工裂缝形态，确定影响人工裂缝延伸的因素及其影响排序从大到小依次为：天然裂缝的位置、天然裂缝的尺度、压裂液泵注排量、压裂液粘度，天然裂缝的位置和尺度是决定人工裂缝走向最重要的两个因素，其次是施工过程中的压裂液泵注排量和压裂液粘度。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，通过模拟真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层条件以及天然裂缝数量、位置、尺度的特性来建立物理模型，通过在物理模型外部安装传感器，实时监测和定位裂缝形态，采用真三轴大物模应力加载装置进行物模试验，通过对物理模型进行水力压裂试验并采集数据，分析物理模型中的裂缝形态，为研究天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响提供量化数据，本方法严格控制物理模型与真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层力学参数相似性，更好地反映地层的实际应力状况，通过该方法可掌握天然裂缝对人工裂缝延伸影响的主要因素，为储层改造提供理论依据，大幅度提高该类油藏的开发效果。附图说明以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。图1是本专利技术制备完成后的物理模型图；图2是本专利技术物理模型剖切图和剖切扫描图；图3是本专利技术物理模型注入压力与时间曲线图。具体实施方式实施例1：如图1-3所示，一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，包括如下步骤：获取真实地质岩心在地层条件下的三向地应力值和岩石力学参数,所述岩石力学参数包括密度、单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和弹性模量；所述步骤1)中真实地质岩心形状为圆柱体，圆柱体的高度为50mm、直径为25mm；所述三向地应力值通过研究区域成像测井解释裂缝发育井的相对坐标、初次压裂数据、测井数据和岩石力学参数与地应力间的关系获得；各向同性的岩石中各个方向的地应力大小是相等的；根据地应力场的实际测量结果，得出地层中水平各方向上应力大小不相等；建立模拟真实储隔层的物理模型并在物理模型中预制天然裂缝，所述物理模型数量为多组且多组物理模型中预制的天然裂缝位置、数量和尺度均不同；建模装置为现有的装置；所述步骤2)中物理模型通过水泥和石英砂的混合物来分别建立模拟真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层，所述水泥为PC32.5R复合硅酸盐水泥，石英砂为40-70目的石英砂，水泥和石英砂的配比根据真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层进行复配；使用人工水泥和石英砂的混合物来模拟实际地层中的储层和隔层，泥和石英砂的配比根据实际需要进行配比来分别模拟储层和隔层的力学性质，可以使物理模型与实际地层的力学性质参数的相似程度在90％以上；所述的物理模型内设有与外界相通的预设孔眼，预设孔眼内设有注入管，注入管在物理模型内的长度为250mm，外径为30mm。结构简单，方便压裂液的注入及形成人工裂缝。所述的步骤2)中天然裂缝的位置包括三种，分别为天然裂缝在储层内，天然裂缝在隔层内，天然裂缝贯通储层和隔层；天然裂缝的数量为1-3条，天然裂缝的高度与储层厚度的尺度比为1:2、1:1或2:1；天然裂缝的材料为粘合玻璃板或带孔塑料板。使物理模型更好地反映地层的实际应力状况，可更好的分析天然裂缝数量、位置、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，其特征在于,包括如下步骤：1)获取真实地质岩心在地层条件下的三向地应力值和岩石力学参数,所述岩石力学参数包括密度、单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和弹性模量；2)建立模拟真实储隔层的物理模型并在物理模型中预制天然裂缝，所述物理模型数量为多组且多组物理模型中预制的天然裂缝位置、数量和尺度均不同；3)根据步骤1)的三向地应力值对步骤2)的物理模型加载围压，然后对物理模型进行水力压裂试验并采集数据，直至物理模型破裂后停止采集数据；4)对破裂后的物理模型剖切扫描；5)根据物理模型中的裂缝形态，研究分析天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响。

【技术特征摘要】
1.一种天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，其特征在于,包括如下步骤：1)获取真实地质岩心在地层条件下的三向地应力值和岩石力学参数,所述岩石力学参数包括密度、单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和弹性模量；2)建立模拟真实储隔层的物理模型并在物理模型中预制天然裂缝，所述物理模型数量为多组且多组物理模型中预制的天然裂缝位置、数量和尺度均不同；3)根据步骤1)的三向地应力值对步骤2)的物理模型加载围压，然后对物理模型进行水力压裂试验并采集数据，直至物理模型破裂后停止采集数据；4)对破裂后的物理模型剖切扫描；5)根据物理模型中的裂缝形态，研究分析天然裂缝对人工裂缝延伸规律的影响。2.如权利要求1所述的天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，其特征在于：所述步骤1)中真实地质岩心形状为圆柱体，圆柱体的高度为50mm、直径为25mm；所述三向地应力值通过研究区域成像测井解释裂缝发育井的相对坐标、初次压裂数据、测井数据和岩石力学参数与地应力间的关系获得。3.如权利要求2所述的天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，其特征在于：所述步骤2)中物理模型通过水泥和石英砂的混合物来分别建立模拟真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层，所述水泥为PC32.5R复合硅酸盐水泥，石英砂为40-70目的石英砂，水泥和石英砂的配比根据真实地质岩心在地层条件下的储层和隔层进行复配。4.如权利要求3所述的天然裂缝与人工裂缝延伸规律物模试验方法，其特征在于：所述的物理模型内设有与外界相通的预设孔眼，预设孔眼内设有注入管，注入管在物理模型内的长度为250mm，外径为30mm。5.如权利要求4所述的天然裂缝与人工裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷桂琴，张矿生，唐梅荣，张翔，杜现飞，李川，王建麾，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11