[发明专利]考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法

说明书

本发明涉及一种考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法，包括以下步骤：将水泥、石英砂按照一定比例混合均匀，加入水搅拌形成水泥浆，将该水泥浆浇筑在试样模具的底层，即形成煤系产层组的岩石层；将水泥、石英砂、煤粉按照一定比例混合均匀，加入水搅拌形成含煤泥浆，配制至少十份含有不同比例煤粉的含煤泥浆，按照煤粉比例从小到大的顺序逐层浇筑在试样模具的中间层，即形成煤系产层组的过渡带；将水泥、石英砂、煤粉按照一定比例混合均匀，加入水搅拌形成含煤泥浆，将该含煤泥浆浇筑在试样模具的顶层，并插入若干个相互垂直的石蜡薄片，即形成煤系产层组的煤岩层。采用该方法制备的物模试样与真实的煤系产层组在力学性质上无限接近。

技术领域

本发明属于岩样制备技术领域，具体涉及一种考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法。

背景技术

煤岩系产层组是煤层与致密砂岩层等非常规储层在纵向上多层叠置的含气层，其具有埋深浅、含气层多、资源丰度低、渗透性差等特点，这导致了单一开采某种资源的效益差，因此综合勘探开发煤系非常规资源天然气是保护天然气资源和提高开发效益的重要途径。目前，煤系多类型气藏共同开发受到了国内外的高度关注，澳大利亚Surat盆地、中国鄂尔多斯盆地等地区开展了先导性试验。为实现两种差异性产气层的组合开发，必须促使水力裂缝在纵向上有效的连通不同产层，并在煤层中沟通煤岩割理等天然弱面，从而形成最大化的缝网展布。

按照沉积连续规律，在纵向上不同岩性的转变是渐变的，呈梯度变化，这类具有一定厚度的过渡岩性称为过渡带（或者过渡区）。迄今为止，关于岩性过渡区域岩石力学性质对水力裂缝扩展影响机理的研究寥寥无几。压裂模拟试验作为认识煤系多储层组合压裂裂缝起裂及扩展行为的一种重要手段，如何制备适宜的物模试件是开展试验的前提和基础，但是现有技术的制备方法中未考虑岩性过渡带的影响，因此急需开发一种考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法。

申请公布号为CN105334090A的发明专利公开了一种含煤产层组压裂物模试样的制备方法，通过胶粘的方式将煤岩薄板与岩石薄板粘合在一起形成含煤产层组。但是该方法忽略了不同岩性之间过渡带的影响，从而导致该物模试样与实际的煤系储层存在很大差异。

申请公布号为CN104034563A的发明专利公开了一种节理性页岩人造岩芯的制备方法，采用水泥和石英砂模拟层状页岩，通过添加麦片和碎纸片模拟页岩中的天然裂缝。由于采用麦片和碎纸片无法准确的控制弱面方向及其尺寸，因此对于煤层中存在的正交弱面，即端割理与面割理，无法进行准确的模拟。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：将试样模具放置在水平面上；将水泥、石英砂按照一定比例混合均匀，向混合物中加入水进行搅拌，形成水泥浆；将该水泥浆浇筑在试样模具的底层，即形成煤系产层组的岩石层；

步骤二：将水泥、石英砂、煤粉按照一定比例混合均匀，向混合物中加入水进行搅拌，形成含煤泥浆；配制至少十份含有不同比例煤粉的含煤泥浆，按照煤粉比例从小到大的顺序逐层浇筑在试样模具的中间层，即形成煤系产层组的过渡带；

步骤三：将水泥、石英砂、煤粉按照一定比例混合均匀，向混合物中加入水进行搅拌，形成含煤泥浆；将该含煤泥浆浇筑在试样模具的顶层，并在该含煤泥浆中插入若干个相互垂直的石蜡薄片，即形成煤系产层组的煤岩层；

步骤四：静置、干燥、成型后即可得到考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样。

优选的是，所述试样模具的内腔尺寸为300mm×300mm×300mm或400mm×400mm×400mm。两种尺寸的物模试样分别对应现有的300mm真三轴模拟压裂试验系统和400mm真三轴模拟压裂试验系统。