[发明专利]一种页岩自支撑裂缝初始导流能力预测方法

说明书

本发明公开了一种页岩自支撑裂缝初始导流能力预测方法，主要步骤：首先采集具有天然裂缝的页岩储层段露头，沿天然裂缝延伸方向将露头岩样切割为方形岩板；采用雕刻刀在方形岩板中心位置沿岩板长度方向预制划痕，使用巴西劈裂法，将岩板劈裂为一对具有粗糙裂缝面的劈裂岩样；然后用激光扫描仪获取劈裂岩样的裂缝面粗糙形貌数据，计算粗糙裂缝面面积迂曲度；利用计算得到的面积迂曲度和剪切滑移量计算自支撑裂缝的平均缝宽；最后，计算自支撑裂缝初始导流能力。本发明的预测模型所预测的导流能力与实测值具有较高的拟合性，能够对实际页岩储层导流能力进行有效预测。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开发技术领域，特别涉及一种页岩自支撑裂缝初始导流能力预测方法。

背景技术

页岩气已经成为全球非常规资源勘探开发的热点。水力压裂是实现页岩气开发的有效手段。目前在页岩油气压裂中多采用滑溜水携砂进行改造，由于滑溜水携砂能力有限，压裂施工后大部分裂缝中没有支撑剂充填，裂缝面主要依靠剪切滑移后凹凸不平的微凸点形成自支撑以提供导流。这种自支撑效应，对于页岩油气的增产具有重要作用。裂缝导流能力是评价流体在裂缝中流动性的指标，裂缝导流能力越高，流体在裂缝中的流动性就越好。裂缝导流能力可划分为初始导流能力和闭合应力条件下导流能力变化率，初始导流能力是指裂缝在不受闭合压力作用，两个裂缝表面刚好接触但不相互挤压状态下的导流能力，闭合应力条件下导流能力变化率是指在闭合压力作用下，导流能力随着闭合压力的增大而减少的速度。

目前国内外对于自支撑裂缝导流能力的获取主要采用试验测试的方法，将取自页岩露头岩样或者井下岩心，采用人工劈裂的方法获取粗糙裂缝表面，将劈裂岩样剪切错位后组合封装再利用导流能力测试仪测试其导流能力。然而，室内初始导流能力测试实验流程复杂，操作繁索，不仅如此实验测试所用的岩心难以获取，制备岩样花费昂贵。如能建立导流能力预测模型，将对压裂施工设计起到重要的推进作用。而初始导流能力的预测方法的建立则是建立导流能力预测模型的重要基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩自支撑裂缝初始导流能力的预测方法。

本发明提供的页岩自支撑裂缝初始导流能力预测方法，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，沿天然裂缝延伸方向将露头岩样切割为一定尺寸的方形岩板；

步骤S2、采用雕刻刀在加工好的方形岩板中心位置沿岩板长度方向预制划痕。使用巴西劈裂法，将岩板劈裂为一对具有粗糙裂缝面的劈裂岩样。

步骤S3、用激光扫描仪获取步骤S2所述的具有粗糙裂缝面的劈裂岩样的裂缝面粗糙形貌数据，并依据如下公式计算粗糙裂缝面面积迂曲度R_s：

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

根据三维数字化扫描仪获取的裂缝形貌点云数据可以采用以下公式计算裂缝面的实际面积：

式中：x是点云数据的x方向坐标；y是点云数据的y方向坐标；z是点云数据的z方向坐标。

投影面积的计算公式如下:

A_n＝l*h (3)

式中：l是岩板长度；h是岩板宽度。

步骤S4、计算自支撑裂缝的剪切滑移量u_s；

步骤S5、利用步骤S3中计算得到的R_s和步骤S4中计算得到的u_s来计算自支撑裂缝的平均缝宽w；根据面积迂曲度R_s和剪切滑移量u_s的取值大小不同，分别采用不同的公式计算初始缝宽。