[发明专利]循环变压力压裂室内模拟试验方法

说明书

本发明公开了一种针对循环变压力压裂的室内模拟试验方法，研究岩石循环加压过程中的破坏机理和破坏条件。在本发明中，在浇筑人工试件时预先埋入两组应变片，每组三个，两两相互正交。同时在两组应变片之间预置楔形空腔，人工试件成型后在其内部制造人工裂缝，同时在人工裂缝周围贴上应变片，并在人工试件表面画网格线来定位裂缝的延伸。在楔形空腔中放置柔性水囊，紧贴楔形空腔的壁面。然后对人工试件施加三轴围压，通过柔性水囊对人工试件进行循环变压力加载。本发明通过柔性水囊对人工试件施加不同峰值的循环压力载荷，研究交变载荷下人工试件破裂的内在机理，确定实际运用该压裂方式施工时的起裂压力降低幅度，最终得到裂缝起裂的压力峰值和载荷循环次数的最优组合。

技术领域

本发明是针对循环变压力压裂所提出的室内模拟试验方法，该试验方法通过变压力循环加载的方式对压裂时岩石破坏的条件和作用机理进行模拟和研究。

背景技术

水力压裂是开采低渗透油气田的有效措施。但对于非常规致密储层而言，在压裂过程中的起裂压力往往很高，从而导致压裂失败。因此需要采取一定的措施来降低地层起裂压力，使地层更具有可压性。目前油田作业现场常用的降低起裂压力的手段主要有：

1.复合射孔的方式：射孔过程中点燃下入的火药从而形成急剧膨胀的高能气体，形成高压脉冲，进一步在射孔孔眼内部压裂形成多条裂缝进而降低起裂压力。

2.定方位射孔的方式：在最大主应力方向射孔，裂缝从最大主应力方向开始起裂。

3.改变常规射孔参数：增加孔密、孔径、调整方位角和加大火药用量。

但通过改进射孔方式及参数的传统射孔手段来降低地层起裂压力的工艺时，射孔弹的压实作用造成近井筒地带的污染，尤其是对非常规低渗透地层，这种现象更为明显。本发明公开了一种循环变压力压裂室内模拟试验方法，采用低泵压反复加载的方式促使岩石产生疲劳破坏，从而降低水力压裂过程中的起裂压力。然而循环变压力压裂方法目前还处于探索状态，对其机理认识不够深入，也缺乏相应的室内模拟试验方法。为解决上述问题，本发明提出了循环变压力压裂室内模拟试验方法，通过该方法能确定该压裂方式对起裂压力降低幅度，寻找使压力峰值与载荷循环次数的最优组合，进而对岩石循环加压的破坏机理和破坏条件做进一步的深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对循环变压力压裂的室内模拟试验方法，该方法可以模拟不同变压力加载方式；本发明的另一目的在于提供一种操作更为简单有效的方法，通过应变变化规律和裂缝延伸情况来对变压力压裂过程中的岩石破坏机理进行探索和分析，确定该方式对起裂压力降低幅度，并寻找使裂缝起裂的压力峰值与载荷循环次数的最优组合。

本发明公开了一种针对循环变压力压裂的室内模拟试验方法，研究岩石循环加压过程中的破坏机理和破坏条件。在浇筑人工试件时预先埋入两组应变片，每组三个，两两相互正交；同时在两组应变片之间预置楔形空腔，人工试件成型后在其内部制造人工裂缝，同时在人工裂缝周围贴上应变片，并在人工试件表面画网格线来定位裂缝的延伸；在楔形空腔中放置柔性水囊，紧贴楔形空腔的壁面。然后对人工试件施加三轴围压，通过柔性水囊对人工试件进行循环变压力加载。本发明通过柔性水囊对人工试件施加不同峰值的循环压力载荷，研究交变载荷下人工试件破裂的内在机理，确定实际运用该压裂方式施工时的起裂压力降低幅度，最终得到裂缝起裂的压力峰值和载荷循环次数的最优组合。

如上所述的循环变压力压裂室内试验模拟方法，其中，所述的人工试件一般采用水泥和石英砂1∶1混合浇筑而成，人工试件为长方体，尺寸为300mm×300mm×600mm或300mm×300mm×300mm。

如上所述的循环变压力压裂室内试验模拟方法，其中，所述的人工试件在浇筑的过程中，在长方形人工试件的300mm×300mm的端面的中心线位置预留呈楔形的空腔，深度为70-150mm，开口宽度为20-30mm，楔形空腔贯穿人工试件的前后端面。