[发明专利]一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角测量装置及方法

说明书

本发明公开一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角测量装置及方法，包括压裂液配制储存箱、螺杆泵、压裂管线、多层叠置岩板模型装置；所述多层叠置岩板模型装置包括岩心室、围压管线以及可改变岩心室上下方围压的围压泵；所述围压泵通过围压管线与所述岩心室的上下两端连通；所述岩心室内放置多层叠置岩板模型，所述多层叠置岩板模型内设置带有射孔的模拟水平井井筒；所述压裂液配制储存箱、螺杆泵、多层叠置岩板模型装置的模拟水平井井筒依次通过压裂管线连通。本发明能够模拟实际地层环境下多层叠置储层水力压裂过程；能够准确测量出水力裂缝延伸至岩性界面在多岩性之间偏转角度；通过计算机监测，合理控制模拟实验的进行过程。

技术领域

本发明涉及一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角测量装置及方法，属于非常规油气开发研究的技术领域。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，非常规油气逐渐成为目前研究重点。我国海陆过渡相页岩气资源丰富，国内不同研究机构预测资源量达2.4～7.4万亿方，是继海相页岩气之后重要勘探接替领域。但我国海陆过渡相页岩储层地质特征和海相页岩储层差异较大，在工程技术上存在明显不同。在页岩气开发上，我国海相页岩气开发的工程技术已基本成熟，形成了水平井缝网压裂技术，但以平台水平井缝网压裂为核心的本土化海相页岩气勘探开发理论和技术体系尚未形成。现业内尚未针对海陆过渡相页岩气开发的相关技术开展研究，未形成系统有效的储层改造技术。

海陆过渡相页岩储层具有多重叠置的非均质特征，页岩薄层交互特征显著、结构复杂，变形特征、破坏模式及其主控因素不明确，有待进一步深入系统认识，非均质性增加了储层水力压裂改造的难度，使得压裂过程岩石的破坏形式和裂缝扩展形态变得更加复杂。在海陆过渡相页岩储层缝网压裂中，旨在甜点区形成复杂缝网，其中水力裂缝从一层延伸至另一层时，裂缝如何发生偏转急需研究，为海陆过渡相缝网压裂提供依据。

目前关于水力压裂模拟实验装置已有不少研究，但关于海陆过渡相页岩多层叠置储层压裂过程中水力裂缝穿越多层储层偏转角测量模型、如何刻画层与层之间的岩性界面以及如何准确的对裂缝穿越多层叠置储层后角度测量相对研究匮乏。专利《水力压裂裂缝在砂泥岩薄互层地质界面断裂扩展判识方法》 (CN103670358A)中发明了一种水力压裂裂缝在砂泥岩薄互层地质界面断裂扩展判识方法，通过对现有的水力裂缝扩展模型进行修正、完善，给出薄互层水力裂缝在薄互层地质界面处扩展形态判定标准。该发明专利提供了一种裂缝穿越薄互层判别理论方法，并未进行相应的实验测量出角度。在专利《可变尺寸薄互层模拟试验预制模具》(CN105675368A)中发明了种可变尺寸薄互层模拟试验预制模具,其具有可调节模具、可调节搭扣，该装置实现了预制薄互层长度的控制、预制薄互层厚度的控制以及实现了预制薄互层的层数的控制，整套预制模具结构简单、装卸方便，配合标准试件预制模具能够预制出一系列不同尺寸、强度、层数的含薄互层试样。该装置只探讨了薄互层的预制，缺乏水力裂缝延伸穿越薄互层时的偏转角测量。在专利《研究薄互层压裂裂缝延伸规律的大型真三轴物模试验方法》(CN107060714A)中发明了一种研究薄互层压裂裂缝延伸规律的大型真三轴物模试验方法，该方法的各个试验要素逼近真实地质条件，通过该方法可掌握薄互层油藏水力压裂裂缝的延伸规律，缺乏讨论水力裂缝延伸穿越薄互层时裂缝偏转问题。以上实验方法都无法体现分段分簇压裂时簇间干扰以及多岩性复合作用条件下的裂缝延伸行为。

因此，对海陆过渡相水力裂缝延伸实验装置提出了新的要求，包括：1)能够模拟水力压裂过程；2)能够准确测量出水力裂缝延伸至岩性界面在多岩性之间偏转角度；3)能够模拟实际地层环境下多层叠置储层的压力环境；4)通过计算机监测，合理控制模拟实验的进行过程。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种裂缝穿越海陆过渡相岩性界面偏转角测量装置及方法，该装置中的水力压裂过程模拟装置可以模拟水平井分段分簇压裂，并对水平段进行预射孔，模拟实验时可以进行多组实验对照、互补，多层叠置岩心模型装置可以反映出多层叠置储层特点，刻画出海陆过渡相沉积过程中岩性界面形成，对岩板板面进行刻度标定，准确测出裂缝穿越岩性界面后偏转角度。