一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法技术

本发明专利技术公开了一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，属于油气产业应力测试技术领域，包括取心步骤、安装步骤、测试步骤和数据分析步骤，是一种在真三轴应力条件下，对岩心试件通过模拟现场泵注参数、水平应力差等因素对人工裂缝扩展延伸过程中产生的裂缝诱导应力进行测试，从而校正压裂裂缝诱导应力理论计算模型，为基于邻井压力变化的压裂裂缝参数预测技术提供支撑的多裂缝三维空间诱导应力测试方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法
本专利技术属于油气产业应力测试
，具体涉及一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法。
技术介绍
国内页岩气等非常规气藏的大规模勘探开发有效缓解了在能源需求日益增加背景下常规油气藏品位下降、储层动用难度加大、产量后期无法保障的技术难题。但由于页岩储层通常具有高温高压低孔低渗特点，且天然裂缝发育整体偏弱，因此需通过水力压裂措施方可获得工业产能。为最大限度动用页岩有效层段，通常采用平台多井大规模体积压裂技术实施增产改造，以期在产层内形成具有高导流能力的复杂人工支撑缝网系统，从而降低孔隙流体有效渗流距离提高气体流动效率。水力压裂形成复杂缝网系统是实现页岩储层高效开发的关键，而页岩储层水力压裂的关键则为如何确定原始地应力条件下水力裂缝开启机理、扩展延伸规律及缝网复杂程度。对人工裂缝在储层内延伸扩展过程的室内研究主要包括数值模拟方法和室内工程实验，现场实施过程中现多通过微地震实时监测、井温测井、示踪剂监测及试井分析等手段实现对人工裂缝延伸扩展情况的监测与分析。然而，受真实储层非均质性、各向异性、天然裂缝和层理不规则发育等因素影响，数值模拟方法由于假设条件过多其输出结果精确度与真实性有待提高，同时现场压裂过程中多采用单一裂缝监测手段，难以覆盖所有压裂参数的监测，且实施成本及解释结果有待进一步优化。由于在高压流体周围岩体不断破裂的裂缝扩展延伸过程中，裂缝缝内流体压力高于垂直于裂缝壁面的储层水平最小主应力，此时将在裂缝周围岩体产生诱导应力并将改变原地应力场，诱导应力大小与拓展裂缝缝内净压力成正比关系。当水力裂缝间距在一定范围内时，便出现应力阴影效应。应力阴影效应将给周围岩石和相邻裂缝施加额外作用力即诱导应力，进而改变后期压裂裂缝宽度、延伸方向、几何形态及支撑剂在缝中的可能铺置位置。通过邻井压力监测记录压力变化，并基于三维诱导应力计算模型反演求取压裂裂缝参数作为新兴的压裂裂缝监测技术在北美非常规气藏平台化开发过程中已趋于成熟。然而，目前对非常规储层压裂改造人工裂缝延伸扩展过程中诱导应力变化多基于sneddon理论模型展开计算，该模型为简化数学模型与储层实际情况如天然裂缝发育、力学非均质性等特征有所出入；同时室内真三轴水力压裂物理模拟实验装置及方法多采用大尺寸天然露头或人造岩样，用于认识水力裂缝在储层中的扩展形态，因此其岩样试件与真实钻井取心存在较大差异，不能反映地层条件下真实岩心沉积状态与裂缝层理发育情况，且均未涉及压裂过程中裂缝诱导应力定量测试。因此，为准确预测平台井压裂过程中裂缝诱导应力变化情况，急需开发一种室内工程模拟评价实验测试方法以修正诱导应力预测模型，以完善基于邻井压力变化的压裂裂缝参数解释方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在真三轴应力条件下，对岩心试件通过模拟现场泵注参数、水平应力差等因素对人工裂缝扩展延伸过程中产生的裂缝诱导应力进行测试，从而校正压裂裂缝诱导应力理论计算模型，为基于邻井压力变化的压裂裂缝参数预测技术提供支撑的多裂缝三维空间诱导应力测试方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：取心及井眼钻步骤，对页岩目标储层钻井取心获得岩样，将岩样加工为适合放入岩心夹持模拟装置的岩心放置室尺寸的岩心，并在岩心任一表面钻取用于放入压裂管柱模拟装置压裂管的圆形孔洞，且圆形孔洞长度为钻取方向岩心长度的1/2；安装步骤，将压裂管柱模拟装置的压裂管下端采用相位角螺旋布孔，优选地如采用60°相位角螺旋布孔，或定向布孔模式钻孔形成模拟射孔孔眼，将压裂管外表面均匀涂抹高强度柔性环氧树脂胶后放入岩心在取心步骤中钻出的圆形孔洞中；将应力应变花放入压板Ⅰ、压板Ⅱ、压板Ⅲ以及岩心放置室内腔内表面的凹槽内，将放置了模拟压裂管的岩心置于岩心放置室中，用耐高压管线依次连接储液容器Ⅰ、低流量恒流恒压泵、储液容器Ⅱ与压裂管；测试步骤，通过压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ分别单独向岩心加载x、y、z方向的模拟应力，其中，通过压裂泵注装置向压裂管中注入压裂液并观察在测试设定的三轴应力条件下岩心试件出液情况，然后标定岩心试件裂缝贯通注入排量V1，在测试设定的三轴应力条件下以小于岩心试件裂缝贯通注入排量V1向压裂管注入压裂液体，实验全程监测并采样记录注入端压力，当液体进入岩心试件后将在岩体内部产生人工水力裂缝并延伸扩展，在裂缝延伸扩展中裂缝周围岩体受缝内流体压力挤压将产生诱导应力，通过岩心试件表面应力应变花对诱导应力产生情况进行记录分析，最终得到裂缝延伸扩展过程中岩体某位置三轴方向诱导应力形成结果；数据分析步骤，在测试步骤中当岩心试件出液后则判断实验结束，保存计算机采集记录数据，并进行计算分析。所述取心及井眼钻步骤，在岩心钻取的圆形孔洞下端有深度为30mm空间作为钻井井眼裸眼段预留空间。所述安装步骤中，压裂管下端的模拟射孔孔眼若干，且直径为2mm；在压裂管模拟射孔孔眼上部外表面加工形成螺纹，以使压裂管与岩心钻孔内壁粘结效果更好。所述安装步骤中，压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ分别连接有x方向压力传感器、y方向压力传感器和z方向压力传感器，所述压板Ⅰ、压板Ⅱ中心位置开设凹槽，且压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ均连接有轴向活塞，所述轴向活塞均通过耐高压转换接头与同一个加压泵相连，且连接管路为耐高压管线，所述耐高压转换接头还通过应力泄压管线连接有泄压水槽，即加压泵为轴向活塞提供动力。所述安装步骤中，应力应变花与高速静态应变数据采集仪数据相连，优选的如型号为DH3820的高速静态应变数据采集仪。所述安装步骤中，所述储液容器Ⅱ为活塞缸，所述低流量恒流恒压泵向活塞缸上部泵入液体，活塞缸下部灌有模拟现场用压裂液，所述储液容器Ⅰ与低流量恒流恒压泵进液端连接，所述低流量恒流恒压泵出液端与储液容器Ⅱ上端连接，所述储液容器Ⅱ下端与所述压裂管的端口通过耐高压管线连接。所述储液容器Ⅰ与低流量恒流恒压泵进液端之间的耐高压管线上设有开关阀门Ⅰ，所述低流量恒流恒压泵出液端与储液容器Ⅱ上端的耐高压管线上设有开关阀门Ⅱ何泄压阀，所述泄压阀通过泄压管线连接泄压水槽，所述泄压管线末端低于泄压水槽液面深度。所述测试步骤中，所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ均由加压泵通过耐高压转换接头供压，即可通过控制耐高压转换接头来实现对压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ进行控制的，具体为开启耐高压转换接头x方向阀门，驱动压板Ⅰ加载x方向模拟应力完成后关闭x方向阀门，然后开启耐高压转换接头y方向阀门，驱动压板Ⅱ加载x方向模拟应力完成后关闭y方向阀门；再开启耐高压转换接头z方向阀门，驱动压板Ⅲ加载x方向模拟应力完成后关闭z方向阀门，通过x方向、y方向、z方向活塞对岩心试件进行应力加载以模拟储层三轴应力条件。所述测试步骤中，是开启压裂泵注装置的开关阀门Ⅰ和开关阀门Ⅱ、启动低流量恒流恒压泵，向压裂管中注入压裂液的。所述数据分析步骤中，判断实验结束后关闭低流量恒流恒压泵，确定压裂管注入端压力为零；同时通过应力泄压管线进行泄压，分别卸载岩心试件三个方向上的夹持压力。本技术方案的有益效果如下：1、相较于目前广泛应用的真三轴水力压裂物理模拟实验装置及实验方法，本装置采用的岩心试件与钻井取心岩样尺寸更为接近，方便加工，较露头岩样或大尺寸浇筑岩样更能真实反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：取心及井眼钻步骤，对页岩目标储层钻井取心获得岩样，将岩样加工为适合放入岩心夹持模拟装置的岩心放置室尺寸的岩心，并在岩心任一表面钻取用于放入压裂管柱模拟装置压裂管的圆形孔洞，且圆形孔洞长度为钻取方向岩心长度的1/2；安装步骤，将压裂管柱模拟装置的压裂管下端采用相位角螺旋布孔，优选地如采用60°相位角螺旋布孔，或定向布孔模式钻孔形成模拟射孔孔眼，将压裂管外表面均匀涂抹高强度柔性环氧树脂胶后放入岩心在取心步骤中钻出的圆形孔洞中；将应力应变花（18）放入压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）、压板Ⅲ（11）以及岩心放置室内腔内表面的凹槽（32）内，将放置了模拟压裂管的岩心置于岩心放置室中，用耐高压管线依次连接储液容器Ⅰ（1）、低流量恒流恒压泵（3）、储液容器Ⅱ（6）与压裂管；测试步骤，通过压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）和压板Ⅲ（11）分别单独向岩心加载x、y、z方向的模拟应力，其中，通过压裂泵注装置向压裂管中注入压裂液并观察在测试设定的三轴应力条件下岩心试件（15）出液情况，然后标定岩心试件（15）裂缝贯通注入排量V1，在测试设定的三轴应力条件下以小于岩心试件（15）裂缝贯通注入排量V1向压裂管注入压裂液体，实验全程监测并采样记录注入端压力；数据分析步骤，在测试步骤中当岩心试件（15）出液后则判断实验结束，保存计算机采集记录数据，并进行计算分析。...

【技术特征摘要】
1.一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：取心及井眼钻步骤，对页岩目标储层钻井取心获得岩样，将岩样加工为适合放入岩心夹持模拟装置的岩心放置室尺寸的岩心，并在岩心任一表面钻取用于放入压裂管柱模拟装置压裂管的圆形孔洞，且圆形孔洞长度为钻取方向岩心长度的1/2；安装步骤，将压裂管柱模拟装置的压裂管下端采用相位角螺旋布孔，优选地如采用60°相位角螺旋布孔，或定向布孔模式钻孔形成模拟射孔孔眼，将压裂管外表面均匀涂抹高强度柔性环氧树脂胶后放入岩心在取心步骤中钻出的圆形孔洞中；将应力应变花（18）放入压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）、压板Ⅲ（11）以及岩心放置室内腔内表面的凹槽（32）内，将放置了模拟压裂管的岩心置于岩心放置室中，用耐高压管线依次连接储液容器Ⅰ（1）、低流量恒流恒压泵（3）、储液容器Ⅱ（6）与压裂管；测试步骤，通过压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）和压板Ⅲ（11）分别单独向岩心加载x、y、z方向的模拟应力，其中，通过压裂泵注装置向压裂管中注入压裂液并观察在测试设定的三轴应力条件下岩心试件（15）出液情况，然后标定岩心试件（15）裂缝贯通注入排量V1，在测试设定的三轴应力条件下以小于岩心试件（15）裂缝贯通注入排量V1向压裂管注入压裂液体，实验全程监测并采样记录注入端压力；数据分析步骤，在测试步骤中当岩心试件（15）出液后则判断实验结束，保存计算机采集记录数据，并进行计算分析。2.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于：所述取心及井眼钻步骤，在岩心钻取的圆形孔洞下端有深度为30mm空间作为钻井井眼裸眼段预留空间。3.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于：所述安装步骤中，压裂管下端的模拟射孔孔眼若干，且直径为2mm；在压裂管模拟射孔孔眼上部外表面加工形成螺纹。4.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试方法，其特征在于：所述安装步骤中，压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）和压板Ⅲ（11）分别连接有x方向压力传感器（20）、y方向压力传感器（21）和z方向压力传感器（19），所述压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）中心位置开设凹槽（32），且压板Ⅰ（12）、压板Ⅱ（13）和压板Ⅲ（11）均连接有轴向活塞（27），所述轴向活塞（27）均通过耐高压转换接头与同一个加压泵（23）相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星宇，李彦超，尹丛彬，王素兵，毛虎，肖剑锋，陈明忠，冯强，李莹，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51