[发明专利]一种评价泥页岩水力压裂缝网扩展特征的方法

说明书

本发明属于泥页岩油气开发过程中水力压裂改造领域，具体涉及一种评价泥页岩水力压裂缝网扩展特征的方法。包括以下步骤：标定待测全直径泥页岩岩样地理方位及所在层位最大水平地应力；加工实验用全直径岩样，进行实验前CT扫描测试、识别天然层理缝角度；制备测试岩样；进行三轴水力压裂物理模拟实验；进行全直径岩样实验后扫描测试、数据分析；确定不同层位全直径泥页岩试样层理、天然裂缝对水力压裂缝网扩展的影响规律。本发明采用CT图像准确描述泥页岩储层层理、天然裂缝的开启程度，量化分析储层层理、天然裂缝对水力压裂缝网扩展的影响规律，为现场泥页岩压裂方案优化提供实验基础。

技术领域：

本发明属于泥页岩油气开发过程中水力压裂改造领域，具体涉及一种评价泥页岩水力压裂缝网扩展特征的方法。

背景技术：

泥页岩油气已成为非常规油气勘探的热点和现实领域，水力压裂体积缝网改造是泥页岩油气开发的重要方式。

泥页岩属于泥岩和页岩之间的过渡岩石类型，受地层温度、压力及烃源岩演化影响，泥页岩储层纹层化特征明显，孔隙小、结构复杂，易吸水膨胀。水力压裂过程中，泥页岩层理、天然裂缝等结构弱面对压裂缝网扩展形态有较大影响，易在层理、天然裂缝等结构弱面处发生分叉和转向现象。泥页岩层理缝胶结强度、天然裂缝方位、地应力大小、水平应力差异、压裂液黏度、排量等因素均会影响泥页岩层理缝开启特征及水力压裂裂缝扩展模式。

室内压裂物理模拟实验是认识泥页岩水力压裂过程的有效手段。现有压裂物理模拟实验中主要通过人工浇筑水泥砂浆试样预设固定初始裂缝倾角、方位角，开展天然裂缝影响及裂缝扩展模式机理性分析；或者采用天然露头岩样加工后进行实验，但难以确定天然露头岩样内部初始裂缝角度。

现场井下压裂过程中，不同工区/层位的泥页岩层力学性质、层理胶结程度及天然裂缝特征都有显著区别，采用常规的实验方法难以准确评价井下不同地质层位泥页岩水力压裂缝网扩展特征。所以，泥页岩地层水力压裂改造亟需提出一种有效的缝网改造评价方法，用以准确描述泥页岩储层层理、天然裂缝的开启程度，量化分析储层层理、天然裂缝对水力压裂缝网扩展的影响规律，从而为现场压裂施工提供基础数据和理论参考。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是现场井下压裂过程中，不同工区/层位的泥页岩层力学性质、层理胶结程度及天然裂缝特征都有显著区别，采用常规的实验方法难以开展井下不同地质层位泥页岩水力压裂缝网扩展特征分析、评价地应力方位、天然裂缝方位对水力压裂裂缝的影响规律。

为解决上述问题，本发明通过利用井下不同层位全直径岩样开展水力压裂物理模拟测试，采用CT图像准确描述泥页岩储层层理、天然裂缝的开启程度，量化分析储层层理、天然裂缝对水力压裂缝网扩展的影响规律，为现场泥页岩压裂方案优化提供实验基础。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，一种评价泥页岩水力压裂缝网扩展特征的方法，包括以下步骤：

(1)标定待测全直径泥页岩岩样井下地理方位及所在层位最大水平地应力方位；

(2)加工实验用全直径岩样，并进行实验前CT扫描测试，建立CT扫描数字图像空间坐标系，识别并求取天然裂缝方位角和天然层理面倾斜角度；

(3)制备泥页岩水力压裂物理实验测试岩样；

(4)进行三轴水力压裂物理模拟实验，测试泥页岩缝网扩展特征；

(5)进行全直径岩样扫描测试、数据分析，识别并求取实验后泥页岩天然层理缝变化特征；

(6)改变三轴应力比例，泵注流体速率、泵注流体粘度的物模实验方案，确定不同层位全直径泥页岩试样层理、天然裂缝对水力压裂缝网扩展的影响规律。