[发明专利]一种煤层水力压裂模拟实验方法

说明书

技术领域

本发明是关于煤层气水力压裂增产技术，特别是关于一种煤层水力压裂模拟实验方法。

背景技术

大尺寸真三轴水力压裂实验是一种在实验室中研究水力压裂技术的方法。目前，随着煤层气资源开发的兴起，人们对煤层气开采及增产方面进行了广泛的研究。实践证明，水力压裂技术是一种适用于煤层气增产的技术。因此，为了研究煤层气水力压裂增产机理，就需要进行实验室模拟实验。

煤岩与油田油气储层岩石性质差异显著，煤岩具有大量层理、割理的结构特性及性脆质软的物理性质，要求在实验中对模拟试件进行改进。

另外，在水力压裂实验中，为了在实验结束后观察水力裂缝的形态及范围尺寸，常采用在压裂液中添加染色剂的方法来实现。对于不含复杂天然裂缝的模拟试件及只产生一条水力裂缝的模拟实验，这种方法可以满足实验要求。但是，对于煤岩等天然裂缝发育程度较高的岩石，有时光靠染色剂很难识别出微小水力裂缝，难以区分天然裂缝与水力裂缝。

发明内容

本发明提供一种煤层水力压裂模拟实验方法，该方法可以很好地控制煤岩层理、割理的方位，并清晰的显示出水力裂缝的范围。

为了实现上述目的，本发明提供一种煤层水力压裂模拟实验方法，该方法包括下列步骤：a)分析所要模拟地层中煤岩的天然裂缝形态特征；选取制作模拟试件的煤岩材料，根据所述的天然裂缝形态特征，将所述煤岩材料加工成六面体块体；选择包裹层对所述块体进行外部浇铸，形成模拟试件；b)选择荧光粉作为示踪剂，制作压裂液；c)利用所述模拟试件及所述压裂液进行模拟压裂实验；实验后获取水力裂缝形态及压裂液波及区的图像信息。

进一步地，所要模拟地层中煤岩的天然裂缝形态特征包括：煤岩层理面的走向、倾向、倾角，割理面与原位地应力方向的空间关系。

进一步地，在步骤a)中，要选取浅层煤矿开采出的煤岩材料，并将所述煤岩材料加工成各表面分别平行于层理面、割理面的六面体块体；浇铸包裹层时，控制煤岩的方位，使煤岩的层理及割理的方位角、倾角与实验设定值相同。

进一步地，在步骤b)中，选择白色或者黄色荧光粉作为示踪剂，压裂液的成分包括水、胍胶及荧光粉。

进一步地，在步骤c)中，首先将所述模拟试件安装到大尺寸真三轴试验架，根据实验参数进行模拟压裂实验，并在紫外线的照射下获取水力裂缝形态及压裂液波及区的图像信息。

进一步地，在制作模拟试件时，设定层理面与水平面平行，面割理延伸方向与最大水平地应力方向相同。

进一步地，所述六面体块体的尺寸小于30cm×30cm×30cm，所述模拟试件的尺寸为30cm×30cm×30cm。

进一步地，所述的实验参数包括：三向围压，其中，垂直方向围压为15MPa，水平方向围压为8MPa、5MPa。

进一步地，所述的实验参数包括压裂液注入排量，排量值为0.3ml/s。

本发明的有益效果在于，对于性质脆且易碎，加工困难的煤岩，通过该方法浇铸包裹层后，可使试件整体外观变得平整规则，并能很好地控制煤岩层理、割理的方位。实验结果采集时，经过紫外线灯照射，荧光粉可清晰的显示出水力裂缝的范围，尤其可以显示出肉眼一般无法观察到的细微裂缝。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例煤层水力压裂实验方法流程图；

图2为本发明实施例煤岩裂隙分布示意图；

图3为本发明实施例煤岩模拟试件示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了对煤层进行水力压裂模拟实验，并在实验中更有效的观察水力裂缝形态及几何尺寸，克服现有技术在区分水力裂缝与天然裂缝及显示微小裂缝方面的不足，本发明提供一种煤层水力压裂实验方法，如图1所示，该方法包括下列步骤：

步骤S101：分析所要模拟地层中煤岩的天然裂缝形态特征；选取制作模拟试件的煤岩材料，根据所述的天然裂缝形态特征，将所述煤岩材料加工成六面体块体；选择包裹层对所述块体进行外部浇铸，形成模拟试件；