[发明专利]一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法

说明书

本发明公开了一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，包括岩心柱试样制作、包裹岩心柱试样、装载岩心柱试样等步骤，再从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压，并利用高速摄像机从筒体侧面记录岩心柱试样的裂缝开启的过程。本发明提供的一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，在对岩心柱施加侧向围压的作用下，模拟流体压裂硬脆性泥页岩的过程，使岩心柱内部裂缝开启，为研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律提供指导，对于确定钻井过程井漏速度和选择堵漏材料粒径以及实现钻井过程中高效堵漏具有重要意义。

技术领域

本发明涉及油气钻探领域，具体涉及一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法。

背景技术

在油气钻井工程中，井壁不稳定(又称井壁失稳、井塌)是经常遇到的井下复杂情况。随着油气钻探领域不断拓展，钻遇地层日趋复杂，井壁稳定性问题更加突出。值得注意的是，由于泥页岩地层中黏土矿物的水化作用，使泥页岩地层井壁稳定性问题更加复杂，并且更为常见。油气井钻遇地层中约75％为泥页岩地层，约90％井壁不稳定复杂情况发生在泥页岩地层，特别是复杂深层硬脆性泥页岩地层。硬脆性泥页岩地层在应力和流体作用下剥落、掉块导致扩径，或因钻井液密度过高压裂地层导致泥页岩地层内部裂缝开启、钻井液严重井漏等。

针对软泥岩膨胀的模拟，已有大量方法和检测仪器设备，例如常温泥页岩膨胀量测定仪和高温高压泥页岩膨胀量测定仪等仪器设备，但关于硬脆性泥页岩裂缝开启与闭合模拟方法的报道较少。现有的方法是直接将岩心浸泡在烧杯中观察裂缝扩展过程，但这种方法没有考虑地层围压、流体和压裂作业等影响，所得的裂缝开启速度是不合理的，总而言之，现有的用于模拟硬脆性泥页岩裂缝开启的装置，无法有效研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律，进而导致钻井过程井漏速度难以确定和选择堵漏材料粒径缺乏有效指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，用以解决现有用于模拟硬脆性泥页岩裂缝开启的装置无法有效研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律的问题。

本发明提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，该方法包括以下步骤：

岩心柱试样制作；

包裹岩心柱试样：岩心柱套和岩心柱试样的接触面上涂抹透明硅胶，通过透明硅胶将岩心柱套固定包裹在岩心柱试样周围，并岩心柱套上端的环形凹槽内嵌设第一密封圈；

装载岩心柱试样：将包裹有岩心柱试样的岩心柱套装载于筒体的下空腔，直至述岩心柱套的环形凸缘抵触于所述筒体的凸台的下表面；

安装底座：将底座旋转装入透明筒体下端，并对岩心柱试样和岩心柱套施加作用力，使岩心柱套上端的第一密封圈变形密封；

安装岩心柱试样周向加压装置：将若干个若干个弹簧列周向设置于所述岩心柱套和所述下空腔对应的筒体的筒壁之间，若干个所述压帽列分别设置于若干个所述弹簧列上；

装载测试流体：从筒体上方的上空腔加入测试流体；

安装岩心柱试样上方施压装置；

安装压力表：将压力表安装于上盖上，且压力表与下空腔连通，直至压力表的压力感应端延伸至筒体的测试流体内；

从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压，并利用高速摄像机从筒体侧面记录岩心柱试样的裂缝开启的过程。

优选地，所述安装岩心柱试样上方施压装置包括以下步骤：

将活塞装入上空腔，且所述活塞侧壁与所述筒体的筒壁抵触；

将上盖旋拧在筒体上端；

旋转杆先穿过所述上盖的中部，再与所述活塞螺纹固定连接；

所述从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压具体包括以下步骤：