[发明专利]岩石压裂物理模拟系统及试验方法

说明书

本发明提供了一种岩石压裂物理模拟系统及试验方法，属于岩石物理模拟试验技术领域。岩石压裂物理模拟系统包括主体框架、用于容置待测岩样的岩样室、轴向加压装置、径向加压装置、用于与所述径向加压装置连接并对待测岩样施加周向压力的环状围压装置、以及用于向岩样室内注入压裂液的流体输送装置。本发明还提供一种岩石压裂物理模拟系统试验方法，包括以下步骤：装载待测岩样、施加轴向压力和环状围压、注入压裂液使岩样破碎、破碎岩样重新固结、扫描固结岩样。本发明提供的岩石压裂物理模拟系统及试验方法与现有技术相比，真实还原地应力的分布和大小，全面模拟了岩石压裂时的受力状况，为岩石力学性质和压裂效果分析提供可靠数据。

技术领域

本发明属于岩石物理模拟试验技术领域，更具体地说，是涉及一种岩石压裂物理模拟系统及试验方法。

背景技术

近年来非常规油气开发进程加快，与常规油气储层相比，非常规油气储层通常更加致密、孔隙结构更加复杂，低孔低渗特性导致油气产出更加困难，最终制约油气采收率和开采效率。目前业界主要通过压裂改造的技术实现储层的造缝增渗，进而获得非常规油气井的高效开发。压裂技术已在煤层气、致密气、页岩气等领域得到广泛应用，而储层岩石的可压裂性被公认为是评价非常规油气藏开发价值的一个重要指标。因此，如何全方位、真实准确地模拟岩石储层的压裂过程，获得有效裂缝参数，综合评价压裂效果是当前非常规油气储层地质和开发技术评价的关键。

研究储层可压裂性的方法多样，主要有理论评价法、数值模拟法、现场测试法以及室内试验模拟法。理论评价法主要是在室内化验测试得到不同岩矿参数信息的基础上，通过数学计算获取脆性指数，进而评价岩石的可压裂性，这种方法工作量大、脱离实际压裂条件、不同计算模型误差较大，适合储层压裂前后，而无法满足压裂过程的动态评价；数值模拟方法是采用基于有限元、离散元、边界元等方法的软件进行裂缝形态模拟以及压裂设计和评价，该方法方便快捷、成本低、系统全面，但常具有结果多解性、人为性，过于理想化而脱离实际的缺点；现场测试法是根据压裂施工前测录井所获取的地层岩矿、力学参数等信息进行压裂预测，该方法具有测录井本身的技术误差，同样只适用于储层压裂前评价，而微地震监测技术虽可实时监测裂缝扩展，预测裂缝方位，但技术及应用成本高、裂缝宽度计算困难、结果具有不确定性，设备规模偏大并不适合室内的模拟试验。以上认识裂缝的手段都属于间接手段，得到的裂缝参数与实际差别很大，而室内物理模拟能够尽量贴近实际压裂条件，获取更真实的压裂参数，可有效指导现场施工。

岩石压裂物理模拟是在室内通过人工增大岩石样品内部压力，从而对岩石的可压裂性、裂缝产生延展机制进行研究的一种方法，岩石压力物理模拟包括地应力加载-压裂液注入-岩石压裂-岩石裂缝分析四个步骤，现有的室内岩石压裂物理模拟装置通常基于假三轴或真三轴应力装置进行压力加载，无法真实还原三向地应力的分布和大小，不能全面模拟储层岩石受力状况，故岩石压裂物理模拟试验结果及压裂效果的分析数据的可信度均有待提高。

发明内容

本发明提供了一种岩石压裂物理模拟系统及采用了该模拟系统的试验方法，旨在解决现有技术中岩石压裂物理模拟系统无法不能全面模拟储层岩石受力状况、压裂效果分析数据的可信度有待提高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种岩石压裂物理模拟系统，包括

主体框架；

岩样室，设置在所述主体框架上，所述岩样室具有用于容置待测岩样的密封腔；

轴向加压装置，位于所述岩样室下方用于对待测岩样施加轴向压力，所述轴向加压装置设有第一压力传感器；

径向加压装置，设置在所述主体框架上用于对待测岩样施加径向压力，所述径向加压装置上设有第二压力传感器；

环状围压装置，用于与所述径向加压装置连接并对待测岩样施加周向压力；

流体输送装置，用于向岩样室内注入试验流体。