[发明专利]页岩岩心化学胀裂造缝方法

说明书

本发明公开了一种页岩岩心化学胀裂造缝方法，该方法选取方解石与白云石矿物的总体积占比介于1％～10％的页岩岩心，利用质量浓度1％～10％的硫酸溶液或硫酸盐质量浓度大于1％的无机酸液浸泡岩心，并实时观测岩心样品浸泡时裂缝形成、扩展过程，当岩心样品所含裂缝达到实验规定要求，取出岩心，冲洗、烘干备用。本发明方法能够满足真实储层裂缝系统的粗糙缝面、多尺度缝宽、网络状等特征要求，且不受岩心尺寸、形状限制。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，具体涉及一种页岩岩心化学胀裂造缝方法。

背景技术

裂缝是致密页岩油气储层的主要渗流通道，因此模拟储层真实裂缝情况开展流体(油、气、水、钻井液等)渗流实验至关重要。页岩脆性矿物含量高，层理发育，真实储层中裂缝以多尺度(纳米级、微米级以及毫米级)、网络状为主要特征。在现有钻井工艺条件下，现场难以通过钻井取心方法获得页岩裂缝层段代表性岩心样品，因此室内普遍采用人工造缝方法制备裂缝岩心样品。

在现有技术中，岩心人工造缝方法均为物理造缝方法，主要分为切刀劈开法、巴西劈裂法以及轴向压缩法。专利CN2548778Y、CN103196752A、CN204903258U公布了一种岩心劈开方法，其采用切刀将岩心沿轴向劈开；专利CN103983489A公布了一种裂缝性碳酸盐岩心制备方法，其采用切片机预先沿不同方向切割岩板，形成不同形态裂缝，然后钻取不同裂缝角度的岩心；专利CN204536080U公布了一种巴西劈裂造缝方法，其将刚针固定于岩心夹持橡胶套表面的中间位置，利用手动加压装置，使岩心径向受力，当施加外力操作岩心抗拉强度时，岩心发生破裂，从而得到单条裂缝；专利CN104236965B公布了一种岩心轴向受压造缝方法，该方法采用不同形状的尖锥工具在岩心轴向施加压力，当压力大于岩心抗压强度时，岩心发生破裂，得到单条或多条裂缝。

现有人工造缝方法呈现以下几大难点或不足：(1)利用切刀造缝时，只能得到数量单一、缝面规则平整的裂缝，且切割刀片厚度往往为数毫米，因此得到的人工裂缝宽度往往较大，与真实储层的粗糙缝面、多尺度缝宽(纳米-微米-毫米范围)、网络状等特征差别巨大；(2)采用巴西劈裂径向受力、轴向压缩受力方法造缝时，施加外力较大，在造缝的同时，岩心往往发生不受控制的破坏，导致造缝后岩心无法使用，严重浪费井下宝贵岩心。

发明内容

为了解决现有岩心造缝方法不能满足裂缝性页岩样品实验要求的技术问题，本发明的目的在于利用页岩碳酸盐矿物组分(即方解石、白云石)-硫酸或含硫酸根离子的酸液之间化学反应促进页岩破裂，形成多尺度、复杂裂缝。同时，因所用页岩样品碳酸盐矿物含量低(体积比小于10％)，且矿物颗粒间互不连通，故该矿物溶蚀产生的孔隙对裂缝性页岩样品的渗流特性影响可忽略不计。本方法将页岩岩心浸泡于硫酸或含硫酸根离子的酸液中，利用方解石(CaCO₃)、白云石(CaMg(CO₃)₂)酸溶后产生的石膏(CaSO₄·2H₂O)晶体膨胀压力促使岩石胀裂，该方法操作简单、造缝时间短且造缝效果十分突出。

本发明是通过以下技术方案实现的：

页岩岩心化学胀裂造缝方法，包括以下步骤：

(1)选取方解石与白云石矿物的总体积占比介于1％～10％的页岩；

(2)利用步骤(1)中页岩钻取、切割满足实验规定尺寸与形状的岩心样品；

(3)将质量浓度1％～10％的硫酸溶液或硫酸盐质量浓度大于1％的无机酸液装入透明容器；

(4)将步骤(2)中岩心样品浸没于步骤(3)中溶液；

(5)实时观测岩心样品浸泡时裂缝形成、扩展过程，当实验样品所含裂缝达到实验规定要求，取出岩心样品；

(6)冲洗、烘干岩心样品备用。