[发明专利]模拟复杂裂缝系统内压裂液渗吸的实验方法

说明书

本发明提出了一种模拟复杂裂缝系统内压裂液渗吸的实验方法，包括以下步骤：制作设置裂缝系统的试样，在所述试样内埋设注入管线并用固化剂固封所述试样；将试样放置在真三轴水力压裂模拟装置腔体内，抽出试样内的空气，并向裂缝系统注入不同的流体介质，以模拟原始孔隙压力与含油气状态；通过注入管线向裂缝系统中注入一定值的压裂液，记录裂缝系统缝内压力变化；计算裂缝系统对压裂液的渗吸量。

技术领域

本发明涉及一种模拟复杂裂缝系统内压裂液渗吸的实验方法，尤其是水力裂缝内部压裂液渗吸(或滤失)特征的仿真实验方法。

背景技术

水力压裂技术是低渗透油气藏增产改造的重要措施。水力压裂是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将压裂液泵入地层来产生水力裂缝，然后继续注入带有支撑剂(石英砂或陶粒等)的压裂液，使裂缝继续延伸并在其中充填支撑剂。当地面高压泵组停泵之后，由于压裂液侵入地层，裂缝内流体压力逐渐降低，导致水力裂缝逐渐闭合，压裂液侵入地层速率越快、裂缝闭合越快。停泵一段时间后，由于闭合压力大于缝内流体压裂，没有支撑剂支撑的水力裂缝会发生闭合，而被支撑剂支撑的水力裂缝会始终保持开启状态。因此，地面高压泵组停泵后的压力变化，可以反映地层中水力裂缝的形态。根据压裂液侵入特征，可以估算地层中水力裂缝参数。

目前，现有技术中关于压裂液侵入特征的测量装置与方法，主要分为压裂液滤失、压裂液渗吸两类。在压裂液滤失测量方法方面的测量方法，主要利用岩芯夹持器，通过加载围压、在岩芯两端建立驱替压差来测量流体滤失量，从而反应流体侵入特征。但是上述方法由于试样尺寸小，且圆形试样无法施加三轴应力，因此无法考虑主裂缝与分支裂缝形态的影响，也无法考虑地应力差异(上覆应力、水平最大和水平最小主应力)造成的分支裂缝闭合的影响。

在压裂液渗吸测量方法方面主要以中间容器开放式浸泡的方式进行实验，结合岩芯重量称量、应力应变传感器、声波等手段对流体渗吸特征参数进行监测，实验方法可以考虑流体压力、温度等因素的影响。但是这类方法由于采用开放式浸泡，因此无法考虑外部浸泡流体与岩石内部孔隙压力的差异。同时，浸泡时外部浸泡流体总液量远远大于岩石内部孔隙体积(而真实储层条件则相反)，也会导致流体渗吸测量值失实。

综上所述，针对现有技术中水力裂缝体系与压裂液吸收环境不匹配造成的压裂液吸收特征失实，以及无法考虑地应力、孔隙压力、缝内流体压力与裂缝形态等多因素综合影响的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种模拟复杂裂缝系统内压裂液渗吸的实验方法，能够评估压裂液侵入引起的压力变化与裂缝形态、参数之间关系，从而为压裂施工现场压后效果的实时评价以及后续压裂施工的优化提供理论依据与技术支撑。

本发明提出了一种模拟复杂裂缝系统内压裂液渗吸的实验方法，包括：

制作设置裂缝系统的试样，在所述试样内埋设注入管线并用固化剂固封所述试样；

将试样放置在真三轴水力压裂模拟装置腔体内，抽出试样内的空气，并向裂缝系统注入不同的流体介质，以模拟原始孔隙压力与含油气状态；

通过注入管线向裂缝系统中注入一定值的压裂液，记录裂缝系统缝内压力变化；计算裂缝系统对压裂液的渗吸量。

本发明的进一步改进在于，计算裂缝系统对压裂液的渗吸量时；压裂液的总体积为V，密度为ρ，流体压缩系数为β；裂缝系统缝内压力在一定时间内的变化量为ΔP；

所述渗吸量Δm满足：Δm＝β·V·ΔP·ρ。

本发明的进一步改进在于，制作所述试样的过程中，首先切割并打磨试样，再在试样上切割裂缝系统，之后试样在一定温度下烘干至质量不在变化。

本发明的进一步改进在于，所述裂缝系统包括主裂缝和若干分支裂缝。

本发明的进一步改进在于，所述试样烘干的温度为60±0.5℃。