[发明专利]实验确定页岩储层水力压裂自支撑裂缝导流能力的方法

权利要求书

1.实验确定页岩储层水力压裂自支撑裂缝导流能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、采集具有天然裂缝的页岩储层段露头岩样，沿天然裂缝延伸方向将露头岩样切割为不低于八块带天然裂缝的方形岩板，其中以天然裂缝延伸方向作为岩板长方向，并应保证天然裂缝上任意两点距岩板上表面的高度差小于10mm；

步骤S2、用激光扫描仪获取每块方形岩板裂缝面的粗糙形貌数据，并计算出面积迂曲度；

步骤S3、根据步骤S2中得到的面积迂曲度数据，选取其中一块代表该页岩储层天然裂缝表面形貌的方形岩板；

步骤S4、采用标准差滤波法对步骤S3中选取方形岩板的三维点云数据进行降噪处理，然后根据克里金插值法对降噪后的点云数据进行插值规整，之后导入Geomagic软件中将点云数据转换为NURBS曲面模型，最后将曲面模型导入雕刻机，利用雕刻机自带的Artcame软件建立雕刻机刀路；

步骤S5、利用页岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作表面光滑平直的光滑方形岩板；

步骤S6、再利用雕刻机对步骤S5中光滑方形岩板进行雕刻，制作出表面形貌统一的人造岩样；

步骤S7、通过下式计算自支撑裂缝的剪切滑移量，再从裂缝中心位置开始滑移量每变化0.5mm分为一段，计算每段的平均滑移量；

式中：u_s为自支撑裂缝面滑移量，mm；k为Kolosov常数，k＝3-4v；v为泊松比，无因次；G为剪切模量，MPa；δ₃为最大水平主应力，MPa；δ₁为最小水平主应力，MPa；θ为天然裂缝与最大水平主应力的夹角，°；l为自支撑裂缝半长，m；x为沿缝长方向任意点坐标，m；

步骤S8、根据步骤S7所计算出来的自支撑裂缝每一段的平均剪切滑移量，分别对步骤S6中所述人造岩样沿长度方向进行剪切错位，利用研磨机将剪切错位后的人造岩样在长度方向的两端打磨至齐平，并在人造岩样两端粘接半圆弧形的有机玻璃垫块，即可获得自支撑裂缝面不同位置处剪切滑移页岩岩板；

步骤S9、根据页岩储层的最大水平主应力、最小水平主应力、地层压力、有效应力系数确定自支撑裂缝导流能力测试的闭合压力，由地层温度确定裂缝导流能力测试的实验温度；

步骤S10、将步骤S8中得到的自支撑裂缝面不同位置处剪切滑移页岩岩板放入导流室中，将导流室装入导流能力测试装置，对利用步骤S9中确定的闭合压力和实验温度对导流室加温并加载闭合压力，测试自支撑裂缝不同位置处导流能力，即可最终得到页岩储层水力压裂自支撑裂缝导流能力及其分布情况。

2.如权利要求1所述的实验确定页岩储层水力压裂自支撑裂缝导流能力的方法，其特征在于，所述步骤S2中面积迂曲度的具体计算过程如下：

式中：R_s为面积迂曲度；A_s为粗糙裂缝面实际面积；A_n为粗糙裂缝面投影面积；

根据激光扫描仪获取的裂缝形貌点云数据可以采用以下方式计算粗糙裂缝面的实际面积：

式中：A_s为粗糙裂缝面实际面积；x为点云数据的x方向坐标；y为点云数据的y方向坐标；z为点云数据的z方向坐标；

采用下式计算裂缝面的投影面积：

A_n＝l×w

式中：A_n为粗糙裂缝面投影面积；l为岩板长度；w为岩板宽度。

3.如权利要求1所述的实验确定页岩储层水力压裂自支撑裂缝导流能力的方法，其特征在于，所述步骤S3中选取方形岩板的具体步骤为：首先计算多块方形岩板中面积迂曲度的平均值，然后再选取一块面积迂曲度最接近平均值的方形岩板。