[发明专利]一种煤系复合储层压裂物理模拟试件制备方法

摘要

一种煤系复合储层压裂物理模拟试件制备方法，尤其适用于煤系气开发地质与岩石力学领域使用。首先采集大块新鲜煤样和不同岩性的小块岩样，对大块新鲜煤样的断面进行激光扫描并计算表面形貌的分数维值，对小块岩样开展X‑衍射分析和岩石力学检测，并根据检测结果利用砂子、水泥和粘土调配模拟出不同的配方，确定煤系复合储层岩石组合类型、不同岩性岩层厚度，模具制备含煤多岩性岩石组合立方体试件，在立方体试件的同一侧面，于煤样和不同岩性自制岩样的中心部位分别钻取井眼，并在其内固结钢质注液管以模拟井眼，利用密封材料对含煤多岩性岩石组合立方体进行外部浇筑，制备成标准尺寸的煤系复合储层物理模拟压裂试件。其步骤简单，使用方便，制备的试件更贴近实际。

主权项

1.一种煤系复合储层压裂物理模拟试件制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，在矿井下采集大块新鲜煤样和不同岩性的小块岩样，标记取样方位与层位，大块煤样尺寸在5cm×30cm×30cm以上，且尺寸约30cm×30cm的煤样表面为自然断面，确保煤与岩石的界面为不规则接触面，小块岩样尺寸应大于8cm×8cm×8cm；步骤2，采用激光扫描仪对步骤1中获取的大块新鲜煤样的自然断面进行扫描，计算断面表面形貌的分数维值，据其值大小量化表征煤样表面的不规则程度，分数维值越大表明煤样表面越不规则；步骤3，对不同岩性的小块岩样开展X‑衍射分析和岩石力学检测，获取不同岩性岩石的矿物组成及其含量、岩石力学参数，并根据检测结果利用砂子、水泥和粘土调配模拟出各种岩性不同岩样的配方，将各个配方所制岩样对应标注为C1，C2，…；步骤4，基于煤系复合储层岩芯的观测，确定煤系复合储层岩石组合类型、不同岩性岩层厚度；步骤5，利用立方体钢质模具制备含煤多岩性岩石组合立方体试件：首先参照步骤4确定的煤系复合储层岩石组合类型，设计大块新鲜煤样在模具中的位置，新鲜煤样的30cm×30cm的两面作为顶、底面，选择与新鲜煤样顶面实际岩石类型对应的岩样配方模拟其外侧的岩层，在新鲜煤样顶面涂抹硅胶，按岩样配方调配后趁未凝固期间倒入模具直至厚度达到设计要求后等待凝固，凝固后形成新鲜煤样顶部的一层模拟岩样岩层；选择与新鲜煤样底面实际岩石类型对应的岩样配方模拟其外侧的岩层，在新鲜煤样底面涂抹硅胶，按岩样配方调配后趁未凝固期间倒入模具直至厚度达到设计要求后等待凝固，凝固后形成新鲜煤样底部的一层模拟岩样岩层；按照上述同样方法依次在模拟岩样岩层顶、底面外侧继续浇铸不同岩样配方液体直至完成整个模具，其中每浇筑一层模拟岩样岩层就涂抹一层硅胶，等待最后一层模拟岩样岩层凝固；不同岩样岩层的厚度根据步骤4复合储层岩芯中实际观测岩层厚度值按1：100比例缩放，完成一个含煤多岩性岩石组合立方体试件的制备；步骤6，在步骤5所制备的立方体试件的同一侧面，于煤样和不同岩性自制岩样的中心部位分别钻取井眼，利用树脂胶将钢质注液管固结于孔内以模拟井眼，模拟井眼长16cm，直径15mm；所用钢质注液管长20cm，外径12mm，内径6mm，用树脂胶将钢质管固结于模拟井眼，深度在14cm位置处；步骤7，利用密封材料对含煤多岩性岩石组合立方体进行外部浇筑，制备成标准尺寸的煤系复合储层物理模拟压裂试件。