[发明专利]煤系页岩物模试件以及煤系页岩物模试件的制备方法

说明书

本发明涉及岩样制备技术领域，公开了一种煤系页岩物模试件以及煤系页岩物模试件的制备方法，所述煤系页岩物模试件(1)包括：物模本体，所述物模本体包括沿所述物模本体的厚度方向排列且彼此相互固定的煤岩层(10)和页岩层(12)，所述煤岩层包括煤岩薄层(100)，物模本体上开设有井眼；模拟井筒(11)，所述模拟井筒插设于所述井眼；割理组件(14)，所述割理组件设置于所述煤岩层中，所述割理组件包括插设于所述煤岩薄层中的多个配置为面割理的第一渗透片(140)和多个配置为端割理的第二渗透片(142)。该煤系页岩物模试件具有第一渗透片和第二渗透片，从而能够有效模拟煤系页岩中的煤岩层的面割理、端割理的天然结构。

技术领域

本发明涉及岩样制备技术领域，具体地涉及煤系页岩物模试件以及煤系页岩物模试件的制备方法。

背景技术

我国拥有丰富的煤层气(煤矿瓦斯)资源和具备巨大的开发潜力，在四川盆地龙潭组含煤岩系地层中，除赋存有丰富的煤层气资源外，在煤层顶底板围岩或临近地层伴生有丰富的页岩气、致密砂岩气资源等非常规天然气，同样具有开发潜力。目前，对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱，资源勘探开发程度也都比较低。

煤岩系地层是多种岩性夹层相互组合的复杂地层，根据气藏合层开采经验，可将含煤岩系地层视作一个整体。层理是岩石沿垂直方向变化所产生的层状构造。煤中存在自然裂隙，采矿界称煤中裂隙为“割理”，割理被分为两组，即面割理和端割理，它们相互大致垂直，并都与煤层层面正交或陡角相交。面割理是延伸较长的主要割理，而端割理延伸受面割理的制约，割理渗透性具有明显的各向异性。

在层状煤系地层中，由于储层多层叠置，纵向上岩性变化差异大，层间地应力差、岩石力学性质、层间界面胶结强度、渗透率等都会对水力裂缝的穿层扩展产生较大影响，从而对产层组压裂裂缝穿层扩展规律认识不清，增加了储层改造方案设计难度，因此，实验室内通常会通过制备煤系页岩物模试件对煤岩系地层的压裂裂缝穿层扩展机制进行探究。然而，现有的煤系页岩物模试件，并不能有效地模拟岩层内发育的天然结构性质，如煤层割理。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有的煤系页岩物模试件并不能有效地模拟岩层内发育的天然结构性质如煤层割理的问题，提供煤系页岩物模试件，该煤系页岩物模试件具有配置为面割理的第一渗透片和配置为端割理的第二渗透片，从而能够有效模拟煤系页岩中的煤岩层的面割理、端割理的天然结构。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种煤系页岩物模试件，所述煤系页岩物模试件包括：

物模本体，所述物模本体包括沿所述物模本体的厚度方向排列且彼此相互固定的煤岩层和页岩层，所述煤岩层包括煤岩薄层，所述物模本体上开设有井眼；

模拟井筒，所述模拟井筒插设于所述井眼；

割理组件，所述割理组件设置于所述煤岩层中，所述割理组件包括插设于所述煤岩薄层中的多个第一渗透片和多个第二渗透片，所述第一渗透片配置为面割理，所述第二渗透片配置为端割理。

在上述技术方案中，通过在所述煤岩薄层中设置插设于所述煤岩薄层的多个配置为面割理的第一渗透片和多个配置为端割理的第二渗透片，从而能够有效模拟煤系页岩中的煤岩层的面割理、端割理的天然结构，由此在压裂模拟试验中能够较为准确的认识压裂裂缝在煤岩层的割理中的扩展机制。

优选地，所述物模本体包括在沿所述物模本体的厚度方向上叠置且彼此相互固定的多个所述煤岩层和多个所述页岩层。

优选地，多个所述煤岩层包括间隔设置的第一煤岩层和第二煤岩层，多个所述页岩层沿所述物模本体的厚度方向叠置且设置在所述第一煤岩层和所述第二煤岩层之间。

优选地，每个所述煤岩层包括多个所述煤岩薄层，多个所述煤岩薄层在沿所述物模本体的厚度方向上叠置并且彼此相互固定，相邻的所述煤岩薄层之间设置有第三渗透片，所述第三渗透片配置为煤岩层理；和/或