地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，包括以下步骤：选取岩心，将岩心清洗、烘干、并饱和油；利用三轴岩心加压实验系统，将饱和油的岩心置于三轴岩心夹持器中，放于高温环境并施加围压，模拟真实地层高温高压条件；将整个岩心连同岩心夹持器置于高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统下，扫描岩心中裂缝分布图像；求得测试岩心原始渗透率；逐渐增加注入端压力，观察岩心出口端的液量，稳定后读数，扫描不同时刻、不同注入压力下岩心中裂缝分布图像并反求岩心渗透率；对比分析不同时刻岩心渗透率的变化和裂缝的分布规律。本身方法定量与可视化结合，实现了实时监测裂缝的动态变化。

A physical simulation method for the propagation of micro cracks induced by water injection under the condition of formation

The present invention provides a method of physical simulation of formation conditions of reconstructing injection induced micro crack extension rules, including the following steps: selection of core, core cleaning, drying, and oil saturation; using three axis core compression experiment system, the core is saturated with oil three axis rock heart holder, put in high temperature the environment and confining pressure is applied, the real formation condition simulation of high pressure high temperature; the core and core holder in high temperature and high pressure displacement analysis for magnetic resonance imaging system and with, crack distribution image of heart scan obtained testing core original rock; permeability; gradually increase the injection end pressure, fluid volume of the outlet end of the core observation, stability reading, scanning the different time and different injection pressure rock fracture distribution image and reverse core permeability; comparative analysis of changes in different time of core permeability And the distribution law of the crack. The quantitative and visual method of the method is combined to realize the dynamic change of real-time monitoring of cracks.

【技术实现步骤摘要】
地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法
本专利技术涉及低渗/致密油气的勘探开发领域，尤其涉及低渗/致密油气的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法。
技术介绍
近些年来，随着常规油气可采资源量的急剧减少，低渗/致密油气的勘探开发成为新的热点。由于我国低渗/致密油藏的天然能量普遍不足，单用衰竭开采方式储层压力下降快、产量递减速度快，因此通常采用注水补充能量的开发方式。由于低渗/致密油储层物性差，需采取加压的方式将水强注入地层，这将诱发原先呈闭合状态的微细缝，使其开启、部分连通，并逐渐延伸。虽然注水诱发缝有利于提高注入能力，但注入水沿着诱发裂缝窜进，仅波及狭长的区域，造成水驱严重不均衡，加剧致密储层的动态非均质性，使其他方向上的油井不受效，乃至产油量下降。如申请号为CN201710311000.7的中国专利提供了一种模拟非常规油气储层微裂缝的实验装置，属于物理模拟
该装置包括微裂缝模型、盖板及底板，底板的顶部开设有与微裂缝模型的形状相匹配的凹槽，微裂缝模型嵌设在凹槽中，底板的顶部开设有两个相对的连通槽，两个连通槽设置在凹槽的两侧，且两个连通槽均与凹槽相通，盖板覆盖在底板上，盖板上设置有两个连通孔，连通孔与连通槽对应设置，连通孔与对应的连通槽相通。本专利技术能够对微裂缝模型进行保护，可以承受较大压力，能在高温高压环境中进行实验，但是该实验装置使用的方法判断微裂缝时无法实现裂缝可视化，取下岩心后再扫描，会出现卸压导致裂缝的闭合的情况。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。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺点，本专利技术采用一维长岩心，利用三轴岩心加压实验系统，建立低于破裂压力下一维注水诱发微裂缝物理模拟实验方法，结合定量计量与裂缝动态实时再现技术，更清楚的认识注水诱发裂缝扩展规律。本专利技术解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，包括以下步骤：①选取岩心，将岩心清洗、烘干、并饱和油；②利用三轴岩心加压实验系统，将饱和油的岩心置于三轴岩心夹持器中，放于高温环境，通过围压加压泵对岩样施加围压，模拟真实地层高温高压条件；③将整个岩心连同岩心夹持器置于高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统下，扫描岩心中裂缝分布图像；④在岩心夹持器入口端低速注入，通过测试岩心夹持器出口端流量，求取测试岩心原始渗透率；⑤逐渐增加注入端压力，观察岩心出口端的液量，稳定(连续相同时间接三根试管，测得流量，三次流量一致即认为稳定)后读数，扫描不同时刻、不同注入压力下岩心中裂缝分布图像并反求岩心渗透率；⑥对比分析不同时刻岩心渗透率的变化和裂缝的分布规律。优选的是，步骤①中，所述岩心为微裂缝发育的致密储层一维长岩心。上述任一方案优选的是，步骤②中，所述三轴岩心加压实验系统包括岩心夹持器、围压加压泵、轴压加压泵、压力表、阀门、试管及连接管路。上述任一方案优选的是，所述岩心夹持器的入口端通过管线与阀门连接，所述入口端与所述阀门之间设置压力表。上述任一方案优选的是，所述岩心夹持器内部放置实验用岩心。上述任一方案优选的是，所述岩心夹持器中部通过管路和三通与围压加压泵连接，所属三通另一端连接压力表。上述任一方案优选的是，所述岩心夹持器的出口端连接两条管路，一条管路末端连接试管，另一条管路通过阀门与轴压加压泵连接。上述任一方案优选的是，所述围压加压泵施加围压范围为0～35Mpa。上述任一方案优选的是，所述高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统包括核磁共振测试系统、驱替系统、环压系统、岩心夹持器、计算机控制系统和数据处理系统，所述驱替系统、环压系统、岩心夹持器与三轴岩心加压实验系统兼容。上述任一方案优选的是，所述高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统使用温度最高可达80℃。上述任一方案优选的是，所述高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统监测时，岩心连同岩心夹持器放置于能够产生核磁共振所需要的主磁场和梯度磁场的磁体中间。上述任一方案优选的是，步骤④中，所述低速注入的速度范围为1～3mL/min。上述任一方案优选的是，步骤④中，所述求取测试岩心原始渗透率利用达西公式，计算公式为：其中：k为岩心渗透率，D；q为测试流量，cm3/s；μ为注入介质粘度，mPa·s；L为岩样长度，cm；r为岩样半径，cm；p0为注入段压力，atm；p1为测试端压力，atm。上述任一方案优选的是，步骤⑤中，注入压力范围为0～35MP。步骤⑤中岩心渗透率求解公式和步骤④中的原始渗透率求解公式相同。本专利技术的有益效果是：本专利技术首次提出了一种低于破裂压力下，一维岩心注水诱发微裂缝开启及扩展的物理模拟方法。本专利技术采用了定量与可视化结合的方法。本次采用的高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统，可实时扫描再现不同注入压力下岩心中裂缝分布及变化规律，不用取下岩心后再扫描，以防卸压导致裂缝的闭合，以真实模拟地层条件下注入过程。本专利技术可以从定量的角度计算不同时刻岩心渗透率的变化，也可实现整个注入过程裂缝延伸及扩展过程可视化。附图说明图1为本专利技术的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法的一优选实施例的示意图。图2为本专利技术的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法的高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统一优选实施例的示意图。图3为本专利技术的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法的一优选实施例的岩心渗透率随注入压力变化曲线示意图。图4为本专利技术的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法的另一优选实施例的岩心渗透率随注入压力变化曲线示意图。图示说明：1-岩心，2-岩心夹持器，3-压力表，4-试管，5-阀门，6-围压加压泵，7-轴压加压泵，8-三通，9-入口端，10-出口端。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本实施例中选用实验岩心A为岩样直径3.34cm，长度30.2cm的圆柱形岩心。岩心渗透率0.71mD，控制实验温度：80℃，岩石破裂压力：22MPa。压力表3量程0～35MPa，精度0.25级。围压加压泵6压力范围0～35MPa，精度0.1MPa，一般围压需大于轴向压力。轴压加压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，包括以下步骤：①选取岩心(1)，将岩心(1)清洗、烘干、并饱和油；②利用三轴岩心加压实验系统，将饱和油的岩心(1)置于三轴岩心夹持器(2)中，放于高温环境，通过围压加压泵(6)对岩样施加围压，模拟真实地层高温高压条件；③将整个岩心(1)连同岩心夹持器(2)置于高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统下，扫描岩心(1)中裂缝分布图像；④在岩心夹持器(2)入口端(9)低速注入，通过测试岩心夹持器(2)出口端(10)流量，求取测试岩心(1)原始渗透率；⑤逐渐增加注入端压力，观察岩心(1)出口端(10)的液量，稳定后读数，扫描不同时刻、不同注入压力下岩心(1)中裂缝分布图像并反求岩心(1)渗透率；⑥对比分析不同时刻岩心(1)渗透率的变化和裂缝的分布规律。

【技术特征摘要】
1.一种地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，包括以下步骤：①选取岩心(1)，将岩心(1)清洗、烘干、并饱和油；②利用三轴岩心加压实验系统，将饱和油的岩心(1)置于三轴岩心夹持器(2)中，放于高温环境，通过围压加压泵(6)对岩样施加围压，模拟真实地层高温高压条件；③将整个岩心(1)连同岩心夹持器(2)置于高温高压驱替及核磁共振分析与成像系统下，扫描岩心(1)中裂缝分布图像；④在岩心夹持器(2)入口端(9)低速注入，通过测试岩心夹持器(2)出口端(10)流量，求取测试岩心(1)原始渗透率；⑤逐渐增加注入端压力，观察岩心(1)出口端(10)的液量，稳定后读数，扫描不同时刻、不同注入压力下岩心(1)中裂缝分布图像并反求岩心(1)渗透率；⑥对比分析不同时刻岩心(1)渗透率的变化和裂缝的分布规律。2.根据权利要求1所述的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，其特征在于：步骤①中，所述岩心(1)为微裂缝发育的致密储层一维长岩心。3.根根据权利要求1所述的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，其特征在于：步骤②中，所述三轴岩心加压实验系统包括岩心夹持器(2)、围压加压泵(6)、轴压加压泵(7)、压力表(3)、阀门(5)、试管(4)及连接管路。4.根据权利要求3所述的地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法，其特征在于：所述岩心夹持器(2)的入口端(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芳玉，汪洋，程时清，于海洋，李猛，
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