[发明专利]一种评价页岩压裂形成缝网能力的实验方法

说明书

技术领域

本发明是关于页岩气储层体积压裂增产技术，特别是关于一种评价页岩压裂形成缝网能力的实验方法。本发明可为页岩储层的可压性评价提供技术支持。

背景技术

通过对页岩储层地化特征勘察检测，确定该区块为优质页岩储层之后，需要对其开发效果进行评价，即“可压性评价”。与常规砂岩和碳酸盐岩储层不同，页岩储层的“可压性评价”并非指是否适合压裂，而是在必须实施压裂的前提下，评价水力裂缝网络形成的难易程度，对能否有效开展“体积压裂”进行论证，目前国内外还没有统一标准和评价方法。

影响裂缝网络形态的关键因素是储层的地质条件，如水平地应力差、岩石脆性、沉积层理和天然裂缝系统。页岩储层的水平地应力差可通过室内实验测试和现场监测等方法准确获取。岩石的脆性是储层压后形成裂缝网络的必要而非充分条件，天然裂缝系统和沉积层理结构也是其关键因素，但由于裂缝系统的观测和评价非常困难复杂，且目前页岩储层压裂裂缝扩展机理尚不明确，因而对其进行单独评价也是一个难点。需要一种新的测试方法，兼顾岩石的脆性和原生裂缝系统(沉积层理)，对页岩储层可压性进行评价。利用大尺寸真三轴实验系统进行室内物理模拟虽真实可靠，但需要大尺寸的规格露头岩芯，且实验过程复杂，不利用现场简单方便地检测评价。

天然裂缝系统的发育和岩石本身的脆性特征致使页岩储层水力压裂过程中，大面积区域在流体未到达前，通过基质传压作用，大量剪切或张性裂缝开启，形成了裂缝体积带。因而，开展非流体致裂的压裂实验可用于评价页岩压裂后形成缝网的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种评价页岩压裂形成缝网能力的实验方法，该方法综合体现了页岩岩石脆性、硬度和天然裂缝系统(和沉积层理)特征。

为实现上述目的，本发明提供了一种评价页岩压裂形成缝网能力的实验方法，该方法包括下列步骤：a)从油田标准套管上截取一段套管环；选取页岩岩芯，将其加工成圆柱体试件；b)将岩芯放于套管环中，岩芯和套管环形成的环形空间用水泥浆充填；水泥硬化后，在岩芯中心处钻孔；在所钻孔中加入无声破碎剂浆体；c)致裂后，获取岩芯表面的裂缝形态和崩落碎片特征；d)拆除水泥环，获得岩芯内部的裂缝形态及碎块特征。

进一步地，在步骤a)中，选用的标准套管外径为139.70mm，壁厚7.72mm，套管环高度在10-15cm之间；选取的页岩岩芯为取自所开发储层的全直径岩芯或相同层位的页岩露头，并将所述页岩材料加工成直径为10cm，高度为8-12cm的标准圆柱体，岩芯高度要小于或等于套管环高度。

进一步地，在步骤b)中，选用的水泥为普通硅酸盐水泥，制造的水泥净浆要饱和的填充在环形空间中；钻孔的孔径为1.5cm，且钻穿岩芯；所使用的无声破碎剂浆体是在无声破碎剂中加入质量分数为20％的水形成的混合体。

进一步地，在步骤c)中，获取的岩芯表面裂缝形态特征包括：裂缝条数、裂隙结构面迹长分布的分维值和面密度；所收集的崩落碎片来自岩芯上下两个表面，崩落碎片特征包括崩落碎片的大小和数量。

进一步地，在步骤d)中，获取的岩芯内部裂缝形态特征包括：裂缝条数、体密度；碎块特征包括碎块大小和数量。

进一步地，保证套管环内壁光滑；页岩的取芯方向包括垂直层理和平行层理两种。

进一步地，在充填水泥净浆前，分别将套管环内壁和岩芯侧面均匀的涂抹上黄油或润滑油，确保实验后取芯方便；钻孔所用设备为TZ-2型岩芯钻取机；无声破碎剂和水要混合均匀，在5min内将无声破碎剂浆体加入钻孔中。

进一步地，无声破碎剂浆体加入钻孔，静置12小时之后观察岩芯表面的裂缝形态特征。

进一步地，裂隙结构面迹长分布的分维计算采用网格覆盖法，使用正方形覆盖模型。

本发明的有益效果在于，利用无声破碎剂致裂，观测评价压后裂缝形态，采用裂隙结构面迹长分布的分维值、面密度进行定量表征，并评价其崩落碎块的大小和数量，分析判定页岩的可压性，综合体现了页岩岩石脆性、硬度和天然裂缝系统(和沉积层理)特征。新方法用于判断页岩压后形成缝网的能力，不仅直观可靠，而且操作简单，适于油田现场应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在附图中：

图1为本发明实施例评价页岩压裂形成缝网能力的实验方法流程图；

图2为本发明实施例评价页岩压裂形成缝网能力的实验装置结构示意图；

图3为本发明实施例页岩压后岩芯表面裂缝形态和崩落碎片特征示意图；