[发明专利]一种确定页岩支撑裂缝导流能力的方法

说明书

本发明公开了一种确定页岩支撑裂缝导流能力的方法，包括，采集当前待研究区域处的露头岩样或井下岩心，利用裂缝面重构技术批量制作具有水力压裂后支撑裂缝表面真实形态的实验岩样，根据现场施工参数确定实验岩样支撑裂缝不同位置处的加砂类型和浓度，在实验岩样上铺设对应类型和浓度的支撑剂后开展支撑裂缝导流能力测试。本发明真实模拟页岩储层水力压裂后地下支撑裂缝的渗流形态，准确评价支撑裂缝导流能力及其分布情况。

技术领域

本发明涉及一种确定页岩支撑裂缝导流能力的方法，属于石油天然气增产改造技术领域。

背景技术

现今，页岩气已成为全球非常规资源勘探开发的热点。水力压裂是实现页岩气增产的有效手段，页岩气储层段经过水力压裂形成的裂缝网络主要由充填支撑剂的填砂裂缝(主裂缝)和没有支撑剂充填的自支撑裂缝(分支裂缝)构成。其中，主裂缝的导流能力是影响产能的关键因素。影响支撑裂缝导流能力的因素包括：裂缝面粗糙形貌、岩石力学性质、支撑剂性质、闭合压力等。准确评价支撑裂缝的导流能力，对页岩气压裂方案设计及压后产能预测有着重要的影响。

在现有技术中，一般通过室内实验模拟支撑裂缝的方法来评价支撑裂缝的导流能力。室内实验模拟支撑裂缝主要有两种方法：一种是在两块钢板之间充填支撑剂来模拟支撑裂缝的渗流形态；另一种是利用油气储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作表面光滑的岩板，在岩板中充填支撑剂来模拟支撑裂缝的渗流形态。以上两种方法将支撑裂缝壁面看作光滑平直的裂缝面，支撑剂在裂缝中是均匀铺置的。然而，水力压裂后地下支撑裂缝是由于拉张或剪切作用形成粗糙裂缝，其凹凸不平的粗糙表面会影响支撑剂的铺置情况。这样模拟出的支撑裂缝的渗流形态与实际情况不相符，由此得出的实验结果不能准确评价支撑裂缝的导流能力。

为了更为真实地模拟支撑裂缝的导流能力，还有采集井下岩心或与油气储层同层位露头岩石，利用人工劈裂的方式制造具有粗糙裂缝实验岩样的方法。由于不同的井下岩心或与油气储层同层位露头岩石经过劈裂得到实验岩样上的裂缝形貌各不相同，选用不同的实验岩样得到的导流能力实验结果差异较大。另外，至今没有确定利用何种劈裂岩样进行模拟实验的具体方案。除此之外，在模拟实验中，常常利用固定的铺砂浓度来代表整段支撑裂缝的支撑剂充填浓度，再利用支撑裂缝上一个点的测试数据来代表整段支撑裂缝的导流能力。但是，在实际施工过程中，支撑裂缝不同位置的铺砂浓度是不同的，因此上述方法中支撑裂缝上一个点的测试数据也不能准确评价整段支撑裂缝的导流能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种确定页岩支撑裂缝导流能力的方法，包括：采集当前待研究区域处的露头岩样或井下岩心，并将带有天然裂缝和不带有天然裂缝的部分分别制成第一岩板和第二岩板；根据所述第一岩板的三维扫描数据分析所述第一岩板的裂缝面粗糙形貌，建立针对岩板粗糙面的雕刻用线路；利用当前雕刻线路对所述第二岩板进行雕刻，形成带有支撑裂缝面的实验岩样；根据水力压裂后的支撑裂缝长度，将当前支撑裂缝分为多段，并结合每段裂缝的加砂量和加砂时间，确定每段裂缝的加砂类型和浓度；确定当前导流能力测试所需的闭合压力及实验温度，利用所述每段裂缝的加砂类型和浓度在导流室内铺设支撑剂，基于此，对所述实验岩样进行导流能力测试，从而获得支撑裂缝导流能力分布数据。

优选地，将所述当前待研究区域处带有天然裂缝的露头岩样或井下岩心，沿天然裂缝的延伸方向切割为多块方形岩板，其中，天然裂缝处于所述方形岩板的中间位置；获取多块方形岩板天然裂缝面的粗糙形貌数据；根据所述粗糙形貌数据计算每块方形岩板裂缝面的面积迂曲度，以从多个方形岩板中优选出所述第一岩板。

优选地，在根据所述粗糙形貌数据计算每块方形岩板裂缝面的面积迂曲度，以从多个方形岩板中优选出所述第一岩板步骤中，包括：利用每块方形岩板裂缝面的面积迂曲度，计算面积迂曲度平均值，选取与所述面积迂曲度平均值最接近的方形岩板，作为所述第一岩板。