基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，包括：步骤S100，采用两种安装方式在试样的裂缝扩展路径安装多处分布式光纤光缆，所述两种安装方式包括在试样内固结分布式光纤光缆、以及在试样内设置井筒且在井筒内固结分布式光纤光缆；步骤S200，压裂所述试样并确定所述分布式光纤光缆的应变传递效率；步骤S300，对所述试样开展压裂过程光纤应变监测针对性试验，实时记录分布式光纤光缆的应变；步骤S400，根据所述应变传递效率，对应变进行校正。步骤S500，根据修正后的应变，确定裂缝形态与分布式光纤光缆的应变监测的匹配关系。式光纤光缆的应变监测的匹配关系。式光纤光缆的应变监测的匹配关系。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法


[0001]本专利技术实施例涉及油气田开发
，特别涉及一种基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法。

技术介绍

[0002]页岩等非常规油气藏的高效开发离不开水力压裂技术的发展和应用，自水力压裂提出以来，水力压裂经历了直井、斜井和水平井体积压裂工艺方法的演进，其核心问题是如何高效设计以提高人工裂缝控制油气藏的程度。裂缝扩展机理的深入认识是进行科学合理设计的前提，是提升压裂裂缝控藏的关键。
[0003]水力压裂真三轴物理模拟试验是研究裂缝起裂与延伸规律最直接手段，在压裂裂缝形成机理方面具有重要作用。为描述压裂裂缝形态，目前主要方法包括压后扫描、劈裂试样观察和声发射监测技术等。试验后CT扫描可得到岩石内部裂缝走向，但无法获知裂缝扩展动态，而且对于较大尺寸岩石试样只能获知某些截面内裂缝形态，难以实现裂缝整体形态的重构；劈裂后压裂裂缝形态观察，同样无法获知裂缝扩展动态，而且劈裂容易带来观测误差；压裂过程的声发射技术通过岩石破裂的弹性波实现裂缝定位，可实现裂缝扩展动态分析，但裂缝定位精度较低，通常难以精细分析裂缝扩展动态，尤其是难以实现分段多簇压裂的多裂缝形态的精细区分。
[0004]分布式光纤应变监测技术是一种道路、桥梁、隧道等结构安全监测的方法。由于光纤可实现分布式测量，裂缝定位精度高，在结构健康检测中应用广泛。室内压裂试验同样需要定位和观测裂缝动态，然而目前基于分布式光纤应变的室内压裂试验监测试验还未见报道，尚缺少基于分布式光纤应变进行室内压裂试验监测的试验方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施方式的目的在于提供一种基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，旨在通过该方法实现对室内压裂裂缝扩展动态和形态的精细分析，推动压裂试验的精细分析与裂缝扩展机制的物理模拟试验研究。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，包括：
[0007]步骤S100，采用两种安装方式在试样的裂缝扩展路径安装多处分布式光纤光缆，所述两种安装方式包括在试样内固结分布式光纤光缆、以及在试样内设置井筒且在井筒内固结分布式光纤光缆；
[0008]步骤S200，压裂所述试样并确定所述分布式光纤光缆的应变传递效率；
[0009]步骤S300，对所述试样开展压裂过程光纤应变监测针对性试验，实时记录分布式光纤光缆的应变；
[0010]步骤S400，根据所述应变传递效率，对应变进行校正。
[0011]步骤S500，根据修正后的应变，确定裂缝形态与分布式光纤光缆的应变监测的匹配关系。
[0012]优选地，所述步骤S100中两种安装方式安装的分布式光纤光缆分别位于试样的压裂井对称位置；
[0013]相应地，所述步骤S200包括：
[0014]步骤S210，对试样加载高应力差实现对称扩展的水力压裂裂缝，实验过程中注入的压裂液采用高粘度液体，进行压裂过程两种固结方式的光纤应变；
[0015]步骤S220，试验记录试样内固结光纤应变ε
r
和井筒内固结光纤应变ε
w
随压裂注入时间的变化动态；
[0016]步骤S230，计算真三轴压裂过程的所述分布式光纤光缆的应变传递效率。
[0017]优选地，所述步骤S230包括：
[0018]根据试样内固结光纤应变ε
r
和井筒内固结光纤应变ε
w
的比值，计算真三轴压裂过程的所述分布式光纤光缆的应变传递效率，计算公式如下：
[0019][0020]其中，ε
r
为试件内固结光纤应变，无因次；
[0021]ε
w
为井筒内固结光纤应变，无因次；
[0022]η为真三轴压裂的光纤传感应变传感效率，无因次。
[0023]优选地，所述步骤S300包括：
[0024]步骤S310，对所述试样开展压裂过程光纤应变监测针对性试验，设计多口井进行立体压裂，每口井的环空均固结光纤光缆，当其中一口井压裂时，其他井均作为分布式光纤应变监测井，实现裂缝长度、高度和宽度的监测与解释；
[0025]步骤S320，采用OFDR光纤应变解调仪进行光纤应变的监测记录及解调，实时记录分布式光纤光缆的应变。
[0026]优选地，所述步骤S320包括：
[0027]采用OFDR光纤应变解调仪，设置OFDR光纤应变解调仪空间分辨率为2mm，即每隔2mm一个测点，实时记录光纤光缆的应变。
[0028]优选地，所述步骤S400包括：
[0029]根据所述应变传递效率，对固结在井筒内的分布式光纤光缆的应变进行校正。
[0030]优选地，所述根据所述应变传递效率，对固结在井筒内的分布式光纤光缆的应变进行校正的步骤中，采用的校正公式为：
[0031][0032]其中，ε
m
为井筒内固结光纤监测到的应变，无因次；
[0033]ε为校正后岩石的真实应变，无因次；
[0034]η为真三轴压裂的光纤传感应变传感效率，无因次。
[0035]优选地，所述步骤S500包括：
[0036]步骤S510，绘制井底压力、光纤测点校正后应变随压裂时间变化曲线图，每条光纤校正后应变随注入时间变化的瀑布图；
[0037]步骤S520，基于每个时刻光纤校正后的应变，计算每一时刻光纤的应变率并绘制随注入时间变化的瀑布图；
[0038]步骤S530，离散时间点监测得到应变与应变率具有粗糙度，采用高斯滤波方法将应变与应变率进行光滑处理。
[0039]优选地，每一时刻的应变率的计算公式如下：
[0040][0041]其中，t为时刻，s；
[0042]Δt为时间间隔，s；
[0043]ε为光纤校正应变，无因次；
[0044]为应变率，s
‑
1。
[0045]本专利技术提出了分布式光纤应变监测水力裂缝扩展动态和岩石应变的完整方法，首次根据岩心内固结光纤应变与井筒内光纤应变，提出了应变传递效率实测和计算方法，实现了分布式光纤应变对压裂岩心内应变的精确解读。本专利技术也提供了针对多井钻采的情况，可通过多口井的分布式光纤应变监测实现裂缝形态的全方位监测。本专利技术提供的方法为分布式光纤应变在压裂裂缝监测理论和应用方面研究提供了实验手段，有利于推动该技术深入应用于水力压裂领域，对于精细认识压裂裂缝起裂与扩展机理、水力压裂工程设计具有重要实用价值。
附图说明
[0046]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0047]图1为基于分布式光纤应变传感的真三轴压裂物理模拟系统中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，其特征在于，包括：步骤S100，采用两种安装方式在试样的裂缝扩展路径安装多处分布式光纤光缆，所述两种安装方式包括在试样内固结分布式光纤光缆、以及在试样内设置井筒且在井筒内固结分布式光纤光缆；步骤S200，压裂所述试样并确定所述分布式光纤光缆的应变传递效率；步骤S300，对所述试样开展压裂过程光纤应变监测针对性试验，实时记录分布式光纤光缆的应变；步骤S400，根据所述应变传递效率，对应变进行校正。步骤S500，根据修正后的应变，确定裂缝形态与分布式光纤光缆的应变监测的匹配关系。2.如权利要求1所述的基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，其特征在于，所述步骤S100中两种安装方式安装的分布式光纤光缆分别位于试样的压裂井对称位置；相应地，所述步骤S200包括：步骤S210，对试样加载高应力差实现对称扩展的水力压裂裂缝，实验过程中注入的压裂液采用高粘度液体，进行压裂过程两种固结方式的光纤应变；步骤S220，试验记录试样内固结光纤应变ε
r
和井筒内固结光纤应变ε
w
随压裂注入时间的变化动态；步骤S230，计算真三轴压裂过程的所述分布式光纤光缆的应变传递效率。3.如权利要求2所述的基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，其特征在于，所述步骤S230包括：根据试样内固结光纤应变ε
r
和井筒内固结光纤应变ε
w
的比值，计算真三轴压裂过程的所述分布式光纤光缆的应变传递效率，计算公式如下：其中，ε
r
为试件内固结光纤应变，无因次；ε
w
为井筒内固结光纤应变，无因次；η为真三轴压裂的光纤传感应变传感效率，无因次。4.如权利要求1所述的基于分布式光纤应变监测的真三轴压裂试验裂缝扩展动态监测方法，其特征在于，所述步骤S300包括：步骤S310，对所述试样开展压裂过...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天魁，陈铭，刘晓强，邹雨时，贺甲元，王琦，周福建，罗攀登，唐梅荣，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：