[发明专利]一种基于天然露头开展水力压裂物理模拟实验的射孔岩心制备方法

说明书

本发明公开了一种基于天然露头开展水力压裂物理模拟实验的射孔岩心制备方法，确定岩心试样的射孔方案及参数；将天然露头加工成长方体岩心试样，并以岩心试样一个端面中心为起始点钻取盲孔；根据岩心试样尺寸确定模拟井筒参数，并加工模拟井筒；采用高强度环氧树脂胶将模拟井筒封固在岩心试样盲孔内；采用水力喷砂射孔的方法在岩心试样的指定位置由表面向模拟井筒中心方向喷射出一个通孔；在形成的通孔内设定深度位置放置一个生胶带段塞，采用高强度环氧树脂胶逐个封固生胶带段塞上部通孔，段塞下部孔道连通模拟井筒作为模拟射孔。本发明可按需要设定射孔位置、射孔间距、射孔相位角、射孔孔径以及射孔穿深等相关参数，模拟真实地层的射孔完井。

技术领域

本发明属于储层增产改造技术研究领域，具体涉及一种基于天然露头开展水力压裂物理模拟实验的射孔岩心制备方法，用于对天然岩样进行射孔完井。

背景技术

进入21世纪后，全球非常规油气勘探开发取得了一系列突破性进展，已成为全球油气生产的重要组成部分。我国非常规油气资源丰富，初步评价中国非常规油气资源可采资源量为(890～1260)×10⁸t油气当量，是常规油气的3倍左右。非常规油气储层具有油气大面积连续分布、圈闭界限不明显、无自然工业稳定产量及低孔低渗等特点。水平井规模水力压裂技术是非常规储层高效开发的关键技术之一。在非常规油气资源的开采过程中，通过水力压裂技术在储层形成具有高导流能力的多条水力裂缝，甚至形成复杂的裂缝网络，改善油气运移条件，从而高效开发此类非常规储层。

真三轴水力压裂模拟实验可以模拟油田水力压裂过程，将流体通过高压泵组注入试样中预制的模拟井筒，随着流体的持续注入，井筒内压力升高，当压力超过岩石的加载应力和抗张强度时，发生破裂并继续扩展。真三轴水力压裂模拟实验是研究水力裂缝起裂和扩展规律的有效手段。

目前现场多采用射孔完井，在开展水力压裂物理模拟实验过程中岩心制备主要有以下四种：①将带模拟射孔材料(如钢管、PVC管、纸卷、塑料管、铁丝等韧性材料、可溶性固体等)的井筒固定在磨具中，用水泥浇铸形成模型；②在模拟井筒内用射孔枪直接射孔；③在模拟井筒内用水力喷射器实现射孔；④用微钻头在试样内部用微钻头钻取一定深度盲孔作为的模拟射孔。

公开号为CN104060976A的中国发明专利申请，公开了一种对不同井型射孔井筒分段水力压裂的物理模拟，该制备过程将壁面布置有射孔孔眼的模拟井筒预制到磨具中，浇铸水泥成型并养护后形成人造岩心试样。上述制备步骤形成的射孔孔道不能真实模拟射孔孔眼与岩样的接触情况，且由于介质与孔道的界面效应影响水力压裂实验裂缝的起裂及扩展。

公开号为CN105178922A的中国发明专利申请，公开了一种用于水力压裂物理模拟实验的射孔完井步骤，该方法用可弯折的韧性细条带状材料从井筒一端伸入，从射孔处弯折伸出，将上述井筒预制到磨具中，用水泥浇铸成型，待试样达到预设强度时拔出韧性细条状材料，获得以射孔完井方式制备的模型。采用上述制备步骤模拟射孔，存在韧性材料容易与试样形成勾状锁定，难以拔出的问题，并且在拔出韧性材料的过程中，容易损伤射孔，导致射孔数据出现误差。

公开号为CN106568637A的中国发明专利申请，公开了一种用于定面射孔岩石试样的制备，该制备步骤根据岩石试样射孔的参数通过3D打印机得到定面射孔装配模型，定面射孔装配模型固定于井筒钢管外表面，沿射孔孔道方向钻取井筒壁孔眼；向定面射孔装配模型的射孔孔道内灌注可溶材料，待可溶材料硬化后拆除定面射孔装配模型；将井筒钢管放入磨具中，用水泥浇铸成型并养护后，向井筒钢管内注入循环水洗剂，将射孔处可溶材料溶解，得到定面射孔岩石试样。公开号为CN104563978B的中国发明专利申请，公开了一种用于水力压裂模拟实验的射孔装置与制备步骤，该步骤将可溶性固体材料固定在钢管侧壁的贯穿开孔中，向预制上述钢管的模型中浇铸水泥，待水泥凝固成形后，将可溶性固体材料溶解，形成连通井筒和模型材料的射孔孔道。上述两种制备步骤采用可溶性固体材料溶解后的孔道模拟射孔，存在可溶性固体材料溶解不充分造成射孔堵塞的问题。