注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法技术

本发明专利技术提供了一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法，首先制作用于实验的平板露头模型，然后通过开展不同注水压力下注水模拟实验，分析不同方向上渗透率的变化特征，通过给予不同的围压条件，模拟不同围压对渗透率的影响，通过模拟储层非均质情况下，不同方向渗透率对裂缝扩展的影响。本发明专利技术的方法可以系统地模拟注入压力及储层非均质性的裂缝扩展规律，有利于研究实验研究裂缝分布对渗流的影响和注水时裂缝延伸的方向性及扩展机理。

【技术实现步骤摘要】
注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法
本专利技术涉及低渗透油田注水开发领域，尤其涉及注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验领域。
技术介绍
低渗透油田注水开发过程中，注水井和采油井的压力变化方式差异很大，注水井虽然没有进行压裂或只进行了小型压裂，但注水量大；而油井虽然进行了大规模压裂，但产液量仍然很低，注采井间难于建立有效驱替系统。目前注水井设计的井底压力低于岩石破裂压力，然而多数油田的测试资料表明，注水井试井解释的渗透率远远高于油井渗透率，也高于岩心分析渗透率，这是注水诱发裂缝的体现。此外油井见水具有单向性，这些现象与注水诱发微细裂缝形成水淹通道密切相关。申请号为CN201610533262.3的中国专利提供了岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法，所述造缝方法包括：获取岩心；筛选所述岩心，以确保所述岩心无明显的天然微裂缝；清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积Vp；所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱；烘干所述岩心；将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1-3小时；关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱。该专利实现了微裂缝的可视化，但是无法实现从定量的角度计算不同时刻岩心渗透率的变化。鉴于目前关于低于破裂压力注水条件下诱发微裂缝的机理及规律认识不清，尚无有效的注水微裂缝物理模拟方法，极大影响了水驱开发的优化调整措施的针对性。
技术实现思路
为了克服现有技术中问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法，包括以下步骤：①选取平面露头岩心，确定模型尺寸，对平面露头岩心进行切割、清洗后放入恒温箱中烘干；②将平面露头岩心从恒温箱取出，在空气中静置2～3小时，让其自然冷却，在岩心上钻封闭孔并将传感器粘贴在钻孔处，组装模型封装用模具，采用具有较强的耐温耐压性能的封装材料对平板露头岩心进行整体浇注；③将模具拆解，将模型放入恒温箱中进行固化处理，关闭恒温箱电源，冷却至室温，得到试验用平板模型；④对模型进行抽真空、饱和油处理，将处理好的封装露头模型放置于高温高压模拟实验装置下；⑤在封装好的模型测压点处连接高精度压力传感器，将压力传感器连接到压力巡检仪上，并将压力巡检仪的信号线连接到计算机上，以实现数据点的自动采集；⑥保持围压不变，逐渐增加注入压力，使用计算机记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点的压力值；⑦重复步骤①～⑤，然后增加注入压力到某一特定值后保持不变，逐渐增加围压，使用计算机记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点的压力值；⑧选取微裂缝发育程度不一的平面露头岩心，先用核磁方法进行扫描，观察裂缝发育程度，然后重复步骤①～⑤，给不同的岩心给定相同的注入压力和围压，使用计算机记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点的压力值；⑨分析测得的测压点数据，根据不同测压点压力分布特征，反推裂缝的扩展规律。优选的是，步骤①中，所述岩心为微裂缝发育的大型露头岩心。上述任一方案优选的是，步骤②中，所述传感器包括森纳士压力传感器，承压范围为0-10MPa。上述任一方案优选的是，步骤②中，所述封装材料包括环氧树脂。上述任一方案优选的是，步骤③中，所述恒温箱温度设定为80℃。上述任一方案优选的是，步骤③中，所述固化处理时间为6小时。上述任一方案优选的是，步骤④所述高温高压模拟实验系统包括耐高压的封装露头模型、高压夹持器、环压系统、高压仓压力保护系统、注入系统、控制采集系统和出口测量系统。上述任一方案优选的是，所述封装露头模型放置在高压夹持器中，高压夹持器入口端管路上连接阀门。上述任一方案优选的是，所述封装露头模型上设置测压点，所述测压点为露头岩心钻孔处粘贴传感器的部位。上述任一方案优选的是，所述高压夹持器的出口端通过管路与压力巡检仪连接，所述压力巡检仪与计算机连接。上述任一方案优选的是，所述高压夹持器一侧与电阻率测量仪连接。上述任一方案优选的是，所述高压夹持器另一侧通过管路连接阀门，阀门后端管路延长至试管口。上述任一方案优选的是，所述压力巡检仪用于采集压力数据，将压力传感器的电信号转换为数字信号，传输给计算机。上述任一方案优选的是，压力巡检仪精度为0.0001Mpa。上述任一方案优选的是，所述计算机利用数据采集管理软件记录并显示各测压点的压力值，实现压力数据的自动采集和记录。上述任一方案优选的是，所述高温高压模拟实验系统可对50cm×50cm×3cm的露头岩样模型进行物理模拟实验。上述任一方案优选的是，所述高温高压模拟实验系统最高压力为25MPa。本专利技术采用大型露头平面物理模拟实验装置，可以系统地模拟注入压力及储层非均质性的裂缝扩展规律，有利于研究实验研究裂缝分布对渗流的影响和注水时裂缝延伸的方向性及扩展机理，通过开展不同注水压力下注水模拟实验，分析不同方向上渗透率的变化特征，通过给予不同的围压条件，模拟不同围压对渗透率的影响，通过模拟储层非均质情况下，不同方向渗透率对裂缝扩展的影响。附图说明图1为本专利技术的一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法的高温高压模拟实验系统的一优选实施例示意图。图2为本专利技术的一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法的一优选实施例的低渗透平板模型测压点分布示意图。图3为本专利技术的一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法的一优选实施例的8MPa注入压力下平板模型压力分布图。图4为本专利技术的一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法的图2所示实施例的10MPa注入压力下平板模型压力分布图。图5为本专利技术的一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法的图2所示实施例的12MPa注入压力下平板模型压力分布图。图示说明：1～25-测压点编号；31-封装露头模型；32-测压点；33-阀门；34-电阻率测量仪；35-试管；36-压力巡检仪；37-计算机。具体实施方式为了更进一步了解本专利技术的
技术实现思路
，下面将结合具体实施例对本专利技术作更为详细的描述，实施例只对本专利技术具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本专利技术的基础上作出的非实质性修改，都应属于本专利技术保护的范围。实施例1一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法，包括以下步骤：①选取平板露头岩心A、岩心B、岩心C，确定三块岩心模型尺寸均为50cm×50cm×3cm，如图2所示，分别对三块平板露头岩心进行切割、清洗后放入恒温箱中烘干；为了模拟不同注入压力和不同围压对裂缝二维扩展的影响，本实施例选用裂缝发育程度较为相似的实验样品，即从同一块大的岩心露头上进行切割两块50cm×50cm×3cm的岩心，形成岩心A和岩心B；为了模拟微裂缝发育程度对裂缝二维扩展的影响，本实施例中选取了微裂缝发育程度不同于上述岩心的另一大块平面露头岩心，并在该岩心上切割出50cm×50cm×3cm的岩心C；②将三块平板露头岩心从恒温箱取出，在空气中静置2～3小时，让其自然冷却，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法，包括以下步骤：①选取平面露头岩心，确定模型尺寸，对平面露头岩心进行切割、清洗后放入恒温箱中烘干；②将平面露头岩心从恒温箱取出，在空气中静置2~3小时，让其自然冷却，在岩心上钻封闭孔并将传感器粘贴在钻孔处，组装模型封装用模具，采用具有较强的耐温耐压性能的封装材料对平板露头岩心进行整体浇注；③将模具拆解，将模型放入恒温箱中进行固化处理，关闭恒温箱电源，冷却至室温，得到试验用平板模型；④对模型进行抽真空、饱和油处理，将处理好的封装露头模型（31）放置于高温高压模拟实验装置下；⑤在封装好的模型测压点（32）处连接高精度压力传感器，将压力传感器连接到压力巡检仪（36）上，并将压力巡检仪（36）的信号线连接到计算机（37）上，以实现数据点的自动采集；⑥保持围压不变，逐渐增加注入压力，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑦重复步骤①~⑤，然后增加注入压力到某一特定值后保持不变，逐渐增加围压，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑧选取微裂缝发育程度不一的平面露头岩心，先用核磁方法进行扫描，观察裂缝发育程度，然后重复步骤①~⑤，给不同的岩心给定相同的注入压力和围压，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑨分析测得的测压点（32）数据，根据不同测压点（32）压力分布特征，反推裂缝的扩展规律。...

【技术特征摘要】
1.一种注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法，包括以下步骤：①选取平面露头岩心，确定模型尺寸，对平面露头岩心进行切割、清洗后放入恒温箱中烘干；②将平面露头岩心从恒温箱取出，在空气中静置2~3小时，让其自然冷却，在岩心上钻封闭孔并将传感器粘贴在钻孔处，组装模型封装用模具，采用具有较强的耐温耐压性能的封装材料对平板露头岩心进行整体浇注；③将模具拆解，将模型放入恒温箱中进行固化处理，关闭恒温箱电源，冷却至室温，得到试验用平板模型；④对模型进行抽真空、饱和油处理，将处理好的封装露头模型（31）放置于高温高压模拟实验装置下；⑤在封装好的模型测压点（32）处连接高精度压力传感器，将压力传感器连接到压力巡检仪（36）上，并将压力巡检仪（36）的信号线连接到计算机（37）上，以实现数据点的自动采集；⑥保持围压不变，逐渐增加注入压力，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑦重复步骤①~⑤，然后增加注入压力到某一特定值后保持不变，逐渐增加围压，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑧选取微裂缝发育程度不一的平面露头岩心，先用核磁方法进行扫描，观察裂缝发育程度，然后重复步骤①~⑤，给不同的岩心给定相同的注入压力和围压，使用计算机（37）记录模型上各点的压力变化，待各点压力值曲线趋于稳定后，测量流量，并记录不同测压点（32）的压力值；⑨分析测得的测压点（32）数据，根据不同测压点（32）压力分布特征，反推裂缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海洋，汪洋，程时清，
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