[发明专利]一种含岩性渐变区的多层系岩样制备与压裂模拟方法

说明书

本发明涉及一种含岩性渐变区的多层系岩样制备与压裂模拟方法，多层系岩样制备方法包括以下步骤：分析多层系储层岩石特征，获取多层系储层岩石内部裂缝参数的空间分布特征，并获取多层系储层岩石的层内均质岩性层以及层间过渡区岩性层的力学参数的空间分布特征；依据确定的裂缝参数的空间分布特征以及力学参数的空间分布特征，构建3D打印模型，采用3D打印技术打印获得多层系岩样。本发明采用岩石力学试验测试方法，并结合3D打印技术，将复杂多层系储层岩石的层内均质岩性层以及层间过渡区岩性层的力学参数的空间分布特征实体重构，建立可适用于室内相似物理模拟实验的模型，有效解决了当前室内无法精细制备含渐变区岩性层状试样的难题。

技术领域

本发明涉及岩样制备技术领域，具体涉及一种含岩性渐变区的多层系岩样制备与压裂模拟方法。

背景技术

近年来，新增储量中60％以上的低品质油气藏属于复杂多层系储层，包括层状页岩储层、含煤岩系产层组以及巨厚砂泥岩储层等。复杂多层系储层具有纵向产层数量多且厚度不均、层内与层间非均质强、各向异性突出等特征，油气井自然产量低、递减速度快，一体化穿层压裂提产技术是提高产层相互连通、储层泄流面积及资源利用率的有效方式。然而，水力裂缝穿层致裂时常面临主裂缝扩展不充分、缝高偏小以及过早砂堵等工程难题，裂缝垂向延伸形态以及穿层扩展力学机理尚不清楚。

水力压裂物理模拟实验作为研究裂缝起裂扩展机理最直接、最直观的重要手段，如何制备实验室尺度的代表性岩样模型是开展实验的前提和基础。由于复杂多层系层状岩石在纵向上不同岩性的转变是渐变的，按某种方式渐变过渡，这类具有一定厚度的渐变岩性区域称为渐变区。目前，研究人员对岩体内部含孔洞、裂缝、孔隙、层理结构、渗流特征以及吼道分布等岩样制备方法展开了大量的研究，但如何制备具有含岩性渐变区的复杂多岩性组合的层状岩石还未涉及。针对层状岩石样品，目前的制备方法多忽略了岩性渐变区，将其简化为零厚度的突变面，考虑因素不够全面，导致所获得的岩样性质与真实岩石存在较大差异，而且试样之间的一致性也不理想，主要原因在于：①过渡区岩性非均质性强，现有技术无法实现参数的精细化表征；②在参数表征的基础上，现有岩心制备技术无法制备出该结构。采用现有技术制备的简化的层状岩石，水力压裂试验得到的试验结果无法反映真实裂缝网络形态。

发明内容

本发明为了解决现有室内实验中层状岩石的岩性渐变区难以精细模拟的难题，提供了一种含岩性渐变区的多层系岩样制备与压裂模拟方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种含岩性渐变区的多层系岩样制备方法，包括以下步骤：

分析多层系储层岩石特征，获取多层系储层岩石内部裂缝参数的空间分布特征，并获取多层系储层岩石的层内均质岩性层以及层间过渡区岩性层的力学参数的空间分布特征；

依据确定的裂缝参数的空间分布特征以及力学参数的空间分布特征，构建3D打印模型，采用3D打印技术打印获得多层系岩样。

本发明的有益效果是：本发明采用岩石力学试验测试方法，并结合3D打印技术，将复杂多层系储层岩石的层内均质岩性层以及层间过渡区岩性层的力学参数的空间分布特征实体重构，建立可适用于室内相似物理模拟实验的模型，有效解决了当前室内无法精细制备含渐变区岩性层状试样的难题。本发明能够精细刻画复杂多层系地层层间岩性渐变区特征，模拟的多层系岩样的力学性质与真实岩石接近，避免了常规方法忽略岩性渐变区，并将其简化为零厚度的突变面，制备的物理模型精度不高的问题。

由于多层系储层岩石属于层状介质，根据纵向上岩性变化将多层系储层岩石划分为一系列岩层，岩性相同的视为均质岩性的层内均质岩性层，相邻的层内均质岩性层之间的岩性变化的过渡层视为非均质岩性的层间过渡区岩性层。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述力学参数为弹性模量；所述层内均质岩性层在空间上各点具有相同的弹性模量，所述层内均质岩性层的弹性模量采用三轴压缩实验获得；所述层间过渡区岩性层空间上弹性模量分布采用纳米压痕实验获得。