倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法和装置。该方法包括：将页岩露头分别沿平行层理面方向和垂直层理面方向加工成立方体岩样，对立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样，在模具内注入预设体积的固定浆，再将防水岩样以防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入模具内，并旋转预设角度，继续向模具内注入固定浆，直至固定浆充满模具的腔体，在第一预设时长后，拆除模具，获取被固定浆包裹的岩样，在被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取盲孔，可以用最终获得的被固定浆包裹的岩样实现倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验，并且，提高了岩样加工的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩样加工技术，尤其涉及一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法和装置。
技术介绍
页岩在沉积成岩过程中形成的层理结构是页岩储层最显著的特征之一。层理结构的存在导致页岩在各个方向上具有不同的力学性质。通常，页岩层理的胶结强度较低，导致水力压裂过程中，裂缝很容易沿着层理面扩展。国内外学者利用真实岩样和人造岩样(石膏、水泥、透明环氧树脂胶等)开展了大量水力压裂物理模拟实验，该技术已经成为一种认识水力裂缝起裂和扩展规律的有效手段。研究页岩层理对裂缝起裂和扩展影响的真三轴压裂物理模拟实验需要加工大尺寸的页岩岩样，300mm×300mm×300mm是目前较为常见的一种岩样尺寸。目前，页岩岩样加工过程如下：将室外开采的不规则页岩露头分别沿平行层理面的方向和垂直层理面的方向加工成规则的立方体；然后沿垂直层理面的方向，在岩样上钻取一定深度的盲孔模拟井筒。图1为按照现有技术的方法得到的岩样的结构示意图。如图1所示，该岩样5具有层理面4。该岩样5为将不规则的页岩露头沿平行层理面的方向1和垂直层理面的方向2进行加工后得到的。之后，沿垂直层理面的方向2钻取预设深度的盲孔3，以模拟井筒。但是，上述方法在真实页岩岩样加工过程中存在以下问题：第一，由于在加工过程中，对页岩露头的切割方向沿平行层理方向和垂直层理方向，因此，通过该方法加工的岩样只能实现对水平地层(层理倾角为0°)和垂直地层(层理倾角为90°)两种极限情形下的地层进行模拟；第二，盲孔的钻取过程中岩样会与冷却液(一般为水)发生接触，一方面能够对钻头进行冷却，另一方面能够将岩屑冲洗携带出盲孔，但是页岩具有较强的膨胀性，层理面吸水后很容易胀裂，导致岩样加工的成功率低。
技术实现思路
本专利技术提供一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法和装置，以实现倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验和提高岩样加工的成功率。本专利技术提供一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法，包括：将页岩露头分别沿平行层理面方向和垂直层理面方向加工成立方体岩样；对所述立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样；在模具内注入预设体积的固定浆，再将所述防水岩样以所述防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入所述模具内，并旋转预设角度；继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆充满所述模具的腔体；在第一预设时长后，拆除所述模具，获取被固定浆包裹的岩样；在所述被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取所述盲孔。进一步地，所述在模具内注入预设体积的固定浆之前，所述方法还包括：组装底板和侧板，形成所述模具，并在所述模具的底板和侧板的内表面上均涂覆润滑剂。进一步地，所述对所述立方体岩样进行防水处理，包括：在所述立方体岩样的各个面上均涂覆防水涂层，并静置第二预设时长，以使所述防水涂层完全凝固。进一步地，在将页岩露头分别沿平行层理方向和垂直层理方向加工成立方体岩样之前，所述方法还包括：根据真三轴压裂物理模拟装置的腔体尺寸及待模拟的倾斜地层的倾角确定所述立方体岩样的尺寸。进一步地，在继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆将所述模具的腔体充满之后，所述方法还包括：在所述固定浆表面标注所述防水岩样的层理面的方向，形成层理面方向线；相应地，所述在所述被固定浆包括的岩样上确定盲孔的钻取方向，包括：根据所述层理面方向线确定所述盲孔的钻孔方向。进一步地，所述防水涂层为环氧树脂胶。进一步地，所述固定浆为油井水泥。本专利技术还提供一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工装置，包括：加工模块，用于将页岩露头分别沿平行层理方向和垂直层理方向加工成立方体岩样；防水处理模块，用于对所述立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样；注入模块，用于在模具内注入预设体积的固定浆，再将所述防水岩样以所述防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入所述模具内，并旋转预设角度，以及，用于继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆将所述模具的腔体充满；拆除模块，用于在第一预设时长后，拆除所述模具，获取被固定浆包裹的岩样；确定模块，用于在所述被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取所述盲孔。进一步地，所述装置还包括：组装模块，用于组装底板和侧板，形成所述模具，并在所述模具的底板和侧板的内表面上均涂覆润滑剂。进一步地，所述防水处理模块具体用于：在所述立方体岩样的各个面上均涂覆防水涂层，并静置第二预设时长，以使所述防水涂层完全凝固。本专利技术提供的倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法和装置，通过将页岩露头分别沿平行层理面方向和垂直层理面方向加工成立方体岩样，对立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样，在模具内注入预设体积的固定浆，再将防水岩样以防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入模具内，并旋转预设角度，继续向模具内注入固定浆，直至固定浆充满模具的腔体，在第一预设时长后，拆除模具，获取被固定浆包裹的岩样，在被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取盲孔，在加工岩样时，先对立方体岩样进行了防水处理，形成防水岩样，再将防水岩样以层理面平行于竖直方向的位置放入模具内，获得被固定浆包裹的岩样，实现了可以用最终获得的被固定浆包裹的岩样实现倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验，并且，由于对立方体岩样进行了防水处理，在钻取盲孔的过程中使用冷却液时，层理面不会吸水，提高了岩样加工的成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为按照现有技术的方法得到的岩样的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法的流程示意图；图3为图1所示实施中的立方体岩样的结构示意图；图4为图1所示实施例中的模具的结构示意图；图5为图1所示实施例中将防水岩样放入模具的俯视图；图6为图1所示实施例中被固定浆包裹的岩样的俯视图；图7为本专利技术实施例提供的倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)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，以便这里描述的本专利技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，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单元。下面以具体地实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法，其特征在于，包括：将页岩露头分别沿平行层理面方向和垂直层理面方向加工成立方体岩样；对所述立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样；在模具内注入预设体积的固定浆，再将所述防水岩样以所述防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入所述模具内，并旋转预设角度；继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆充满所述模具的腔体；在第一预设时长后，拆除所述模具，获取被固定浆包裹的岩样；在所述被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取所述盲孔。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜地层真三轴压裂物理模拟实验的岩样加工方法，其特征在于，包括：将页岩露头分别沿平行层理面方向和垂直层理面方向加工成立方体岩样；对所述立方体岩样进行防水处理，形成防水岩样；在模具内注入预设体积的固定浆，再将所述防水岩样以所述防水岩样的层理面平行于竖直方向的位置放入所述模具内，并旋转预设角度；继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆充满所述模具的腔体；在第一预设时长后，拆除所述模具，获取被固定浆包裹的岩样；在所述被固定浆包裹的岩样上确定盲孔的钻取方向，并钻取所述盲孔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在模具内注入预设体积的固定浆之前，所述方法还包括：组装底板和侧板，形成所述模具，并在所述模具的底板和侧板的内表面上均涂覆润滑剂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述立方体岩样进行防水处理，包括：在所述立方体岩样的各个面上均涂覆防水涂层，并静置第二预设时长，以使所述防水涂层完全凝固。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将页岩露头分别沿平行层理方向和垂直层理方向加工成立方体岩样之前，所述方法还包括：根据真三轴压裂物理模拟装置的腔体尺寸及待模拟的倾斜地层的倾角确定所述立方体岩样的尺寸。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在继续向所述模具内注入所述固定浆，直至所述固定浆将所述模具的腔体充满之后，所述方法还包括：在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新仿，邹雨时，李宁，王雷，周彤，陈铭，高加印，李四海，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11