[发明专利]一种多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置及其应用

说明书

本发明公开了一种多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置及其应用。所述渗流模拟装置包括全直径裂缝岩心夹持模块、径向多向多层渗流注采模块和轴向渗流注采模块。本发明模拟装置能够分别从轴向、径向、复杂多向等多方位多角度对岩心渗流进行模拟，所模拟的流体渗流行为更贴近油藏实际，并避免了从全直径岩心中钻取岩样所造成的二次破坏及操作的不便性，对于研究致密油气藏复杂水力裂缝渗流规律具有较高参考价值。本发明模拟装置既可以对全直径裂缝岩心进行综合径向渗流模拟，也可以对单个区域进行针对性的渗流模拟，有助于明确不同区域不同形态水力裂缝对整体导流能力的贡献，进而更准确地评价致密油气储层压裂改造效果。

技术领域

本发明涉及一种多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置及其应用，属于页岩油气、煤层气、致密砂砾岩油气等非常规油气藏压裂改造技术领域。

背景技术

全球能源需求日益增长，油气资源勘探开发规模不断扩大。非常规油气资源储量丰富、分布广泛，逐渐成为当前油气田勘探开发的重点。然而，以页岩油气、煤层气、致密砂砾岩油气等为代表的致密非常规油气藏一般存在天然裂缝不发育、储层渗透性差等缺点，增大了开采难度，限制了油气资源的高效快速开发。水力压裂技术是提高致密储层改造程度和开发效果的重要措施。水力压裂旨在油藏中建立高效导流通道，提高油气导流能力，进而提升致密油气藏的采收率。然而，通过压裂改造措施所形成的立体缝网结构错综复杂，流体在流经储层改造区域时渗流规律复杂多变。因此，明确水力裂缝渗流规律对于评价压裂增产效果并指导油气高效开发具有重要意义。

为研究致密油气储层渗流规律，传统手段一般是通过采集小尺寸天然裂缝岩心或人造裂缝岩心开展分析。通常利用常规岩心夹持器，如哈式岩心夹持器、裂缝导流仪或三轴岩心夹持器等进行岩心轴向渗流模拟实验，以获取相应流动参数并探究油气渗流规律。然而，这种渗流研究方式存在着一定的不足。其一，由压裂工艺所造成的裂缝复杂程度较高，而小尺寸天然岩样难以完整包含全直径岩心所采集到的水力裂缝。此外，在对全直径岩心进行小尺寸取样时，存在对岩石样品二次破坏的可能性，从而使岩心原始裂缝结构失真。因此，传统研究方法所测得的渗流规律常与真实情况差距较大，难以准确评价所对应地层的压裂改造效果。其二，现有岩心夹持器一般仅支持对岩心样品进行沿轴向的渗流研究，未考虑岩样的径向渗流情况。这样的渗流模拟方式过于简单，无法全面评价裂缝岩心样品的裂缝渗流能力。因此，依托当前裂缝岩心渗流研究方式和实验装置难以准确获取真实储层的复杂渗流状况，不利于对压裂改造效果进行精准的评价和研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对致密油气藏全直径水力裂缝岩心的渗流模拟装置，从径向和轴向均可以进行压力加载和渗流模拟，能够较好地还原地层真实渗流状况；所述模拟装置克服了现有装置未考虑多方向多层次径向渗流状况的不足，解决了现有装置无法模拟地层复杂渗流条件的问题，实现了全直径岩心上多角度多层位的整体及区域渗流模拟，有利于准确评估致密油气藏压裂改造效果。

本发明模拟装置能够承载较大的压力(0～50MPa)和较高的温度(0～270℃)，且与实际地层中的复杂渗流状况相匹配，操作过程简单，装置安全且稳定性高。

本发明所提供的多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置，包括全直径裂缝岩心夹持模块、径向多向多层渗流注采模块、轴向渗流注采模块、应力和温度加载模块；

所述全直径裂缝岩心夹持模块包括耐高压橡胶套筒和夹持器筒体；

所述耐高压橡胶套筒的内腔作为全直径裂缝岩心室，用于放置全直径裂缝岩心样品；

所述夹持器筒体套设于所述耐高压橡胶套筒的外部，两者之间的环腔作为围压腔，所述夹持器筒体的侧壁的上部和下部分别设有排气孔和围压加载孔；

所述耐高压橡胶套筒和所述夹持器筒体的两端分别配合支撑底座和轴向上部筒体；

所述径向多向多层渗流注采模块包括若干径向导流管和若干缝式导流槽；