[发明专利]预置无介质的天然裂缝的物理模拟实验方法

说明书

本发明涉及一种预置无介质的天然裂缝的物理模拟实验装置，由底板、侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、井筒侧板和装缝侧板组装而成，井筒侧板的中心部位开设井筒限位孔，井筒限位孔内安装橡胶圈和井筒，装缝侧板的中心部位开设圆盘限位孔，圆盘限位孔内安装装缝组件。还涉及相应的实验方法，包括以下步骤：在井筒侧板上的井筒限位孔内安装井筒；在装缝侧板上的圆盘限位孔内安装装缝组件，将装缝插板依次插入倾角器的插缝Ⅱ和楔形插缝的插缝Ⅰ中；旋转装缝圆盘使装缝插板与侧板Ⅰ或侧板Ⅱ形成一定角度，旋转倾角器使装缝插板与底板形成一定角度。本发明能够准确的在岩心内部预置天然裂缝和层理。

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种预置无介质的天然裂缝的物理模拟实验装置及其方法，该无介质的天然裂缝预置在岩心内部。

背景技术

随着石油勘探开发技术的发展，钻遇的储层多样性也在增加，其中不乏低孔隙度低渗透率的碳酸盐岩和页岩储层以及以吸附气为主的煤岩层等。这些储层具有一些共同的特征：产生工业油气流需要对储层进行水力压裂改造；储层层理和裂缝发育，这些天然裂缝和层理对压裂时裂缝的走向和形态有很显著的影响；利用压裂释放吸附在岩石上的大量吸附气，尤其是页岩和煤岩。

在进行室内物理模拟实验时，为了研究天然裂缝和发育的层理对人工裂缝的影响，需要在制作物理试件时在岩石内部预置天然裂缝或者在试件浇筑完成并凝固后切割试件以模拟具有一定交角和倾角的裂缝。目前，存在一些预置含有介质的天然裂缝的方法，但是还没有成熟的预置不含有介质的天然裂缝的方法，因为在预置不含有介质的裂缝时，在浇筑混凝土过程中，混凝土很容易进入已经初步形成的裂缝中，将已形成的裂缝又弥合住，很难形成完整的裂缝，无法准确的满足实验要求的状态，最终影响实验结果；如果是在试件完成后再进行切割可以准确设定天然裂缝和人工裂缝的交角和倾角，但是却无法模拟天然裂缝所处的封闭环境，也无法模拟人工裂缝和天然裂缝相交后的延伸。因此，急需开发一种用于预置岩心内部无介质的天然裂缝的物理模拟实验装置及其方法，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种预置无介质的天然裂缝的物理模拟实验装置，由底板、侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、井筒侧板和装缝侧板组装成岩心浇筑槽；所述侧板Ⅰ和所述侧板Ⅱ对称设置在所述底板上，所述井筒侧板和所述装缝侧板对称设置在所述底板上；所述井筒侧板的中心部位开设井筒限位孔，所述井筒限位孔内安装橡胶圈和井筒；所述装缝侧板的中心部位开设圆盘限位孔，所述圆盘限位孔内安装装缝组件，所述圆盘限位孔的圆周上对称设置两个凸起；所述装缝组件包括装缝圆盘、倾角器、堵缝楔、装缝插板，所述装缝插板为矩形平面薄板。

优选的是，所述装缝圆盘的圆周上设置卡槽。

在上述任一方案中优选的是，所述装缝圆盘的圆周上对称设置两个凹槽，两个凹槽分别与两个凸起相配合。凹槽与凸起配合后，使得凸起进入装缝圆盘圆周的卡槽内，进而实现装缝圆盘在装缝侧板上沿周向旋转。装缝圆盘的直径略小于装缝侧板的长度，能保证正常安装即可。

在上述任一方案中优选的是，所述装缝圆盘的中心部位设置圆环，通过旋转圆环带动装缝圆盘旋转，旋转角度为0-360º。旋转圆环，进而带动装缝圆盘旋转，旋转到需要的角度后，可将圆环取下来，避免旋转倾角器时，圆环与装缝插板发生碰撞，影响旋转角度。

在上述任一方案中优选的是，所述装缝圆盘上至少设置一个楔形插缝。

在上述任一方案中优选的是，所述圆环的两侧对称设置两个楔形插缝。根据装缝圆盘的直径以及楔形插缝到装缝圆盘中心的距离来设计楔形插缝的长度和宽度，尽可能使楔形插缝的长度和宽度最大化，以满足各种人工预置天然裂缝的适应性，与此同时还要满足组件安装的要求。

在上述任一方案中优选的是，所述楔形插缝的两端分别设置凸耳Ⅰ，所述凸耳Ⅰ上设置圆孔。

在上述任一方案中优选的是，所述楔形插缝的两个楔形平面之间形成的夹角为α，90º≤α＜180º。