[发明专利]一种真三轴状态下煤岩二次水力压裂试验方法

说明书

本文公布了一种真三轴状态下的煤层气井二次压裂试验方法，包括如下步骤：准备试件、安装模拟井筒、安装试件、加载、初次水力压裂、初次采集数据、二次水力压裂和二次采集数据。本文涉及勘探领域，提供了一种真三轴状态下的煤层气井二次压裂试验方法，克服现存的模拟方法的不足，更为准确地模拟二次压裂过程并预测二次压裂的裂缝形态，有助于提高国内煤层气井的改造效率，提高气井产能，降低排采成本。

技术领域

本发明涉及勘探领域，尤其涉及一种真三轴状态下煤岩二次水力压裂试验方法。

背景技术

水力压裂裂缝模拟试验是研究水力裂缝扩展机理的重要方法，通过模拟地层条件下的压裂试验，可以对裂缝扩展的实际物理过程进行监测。对于正确认识特定层位水力压裂裂缝扩展的机理，并在此基础上建立更符合实际的数值模型具有重要意义。作为一种非常规能源，煤层气由于其资源丰富性、清洁性，正在逐步受到全世界产煤国的重视。基于现有煤层气压裂技术，出现了众多的煤层气压裂物理模拟方法。目前国内外的真三轴压裂试验均为一次压裂，考虑因素不全面，不能真实反映二次压裂过程中裂缝的扩展情况，对国内煤层气井的二次压裂指导有一定的局限性。

现存的煤层气二次压裂物理模拟方法存在一些缺陷：二次压裂后储层的地应力会发生改变，现有的室内试验并未考虑此地应力的变化对裂缝扩展的影响；二次压裂是在一次压裂后进行的，因此试件在一次压裂后形成了新的水力裂缝，再次进行二次压裂时压裂液会沿优势路径滤失，无法有效憋压；对大尺寸煤岩试件内部的裂缝形态试验中难以观测或者精度不高。

发明内容

本发明提供一种真三轴状态下的煤层气井二次压裂试验方法，克服现存的模拟方法的不足，更为准确地模拟二次压裂过程并预测二次压裂的裂缝形态，有助于提高国内煤层气井的改造效率，提高气井产能，降低排采成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案

一种真三轴状态下煤岩二次水力压裂试验方法，包括如下步骤：

步骤一，准备试件：将煤岩制备成立方体状并放入箱模内，将水泥浆液注入箱模内包裹煤岩，成型后脱离箱模，形成试件；

步骤二，安装模拟井筒：在所述试件的预定面中央加工出盲孔，并将钢质注液管插入所述盲孔中且与其粘接，作为模拟井筒；

步骤三，安装试件：将所述试件放入压裂实验架中，并保持所述模拟井筒水平设置，所述压力试验架用以为所述试件在竖直方向加载最小水平应力，在垂直层理面的水平方向加载上覆岩层压力，在水平方向加载最大水平应力；

步骤四，加载：采用力控制方式分步依次循环加载，三个方向步数相等，以上下方向为z向，左右方向为x向，前后方向为y向，加载顺序依次为x向→y向→z向，循环依次递增至预定载荷值；

步骤五，初次水力压裂：开启伺服电机水调压装置和截止阀，向所述模拟井筒内注入压裂液，观察泵注压力变化情况及压裂液渗滤状况，待注入压力稳定且观察到压裂液由压裂腔室溢出时停泵；

步骤六，初次采集数据：卸压，移出试件并拍照，观察试件产生的裂缝扩展方向和形态，并保存数据；

步骤七，二次水力压裂：将暂堵剂泵入模拟井筒中，用以封堵初次压裂产生的裂缝，将试件再次放置于压裂实验架中，所述压力试验架为所述试件在竖直方向加载最大水平应力，在垂直层理面的水平方向加载上覆岩层压力，在水平方向加载最小水平应力；所述压力试验架采用力控制方式分步依次循环加载，三个方向步数相等，以上下方向为z向，左右方向为x向，前后方向为y向，加载顺序依次为x向→z向→y向，循环依次递增至预定载荷值，随后重复步骤五，进行二次压裂；

步骤八，二次采集数据：取出试件，观察试件形态，并对比初次压裂的裂缝和二次压裂的裂缝扩展的方向和形态。