致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法与流程

本发明涉及致密油开发物理模拟领域，特别涉及一种致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法。

背景技术：

致密油藏是储层孔隙度低于12％、渗透率小于1mD的砂岩储层，该种致密油藏如果不经过水力压裂或者是不采用水平井、多分支井，就不能产出工业性气流。国外非常规致密油藏开发时间长达50多年，我国致密油气藏勘探开发起步较晚，但分布广泛，将成为今后油气开采的中坚力量。

目前，国内外围绕致密油藏的研究主要集中在储层研究和现场实践。针对储层研究，目前主要有脉冲气测渗透率测量、恒速压汞、高压压汞、扫描电镜、FBI成像、CT成像以及核磁共振等实验技术，现场也形成了水平井加大型压裂开发技术。虽然在上述研究上取得了一些经验型的认识，但是针对致密油藏水平井压裂开发的渗流规律研究很少，严重制约了该类技术在该类油藏中的应用。

对于致密油藏水平井多级分段压裂的研究大多采用数值模拟进行，获得一些理论上的认识，但与油藏实际情况存在较大差异。也有学者运用一维岩心实验进行了一些简单裂缝条件下的机理研究，获得了致密岩心渗流特征的直观认识。然而，简单裂缝条件不能有效表征致密油藏水平井多级分段压裂条件。运用二维或三维大型物理模拟装置，进行致密油藏水平井分段压裂研究成为发展趋势。

但是，由于裂缝条件复杂，目前上没有一种致密油藏水平井分段压裂物理模型的制作方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法，在二维平板模型的基础上，建立了一种能够模拟不同水平井分段压裂条件的物理模型制作方法，为研究致密油藏水平井分段压裂开发过程中的渗流规律提供技术手段。

为实现上述目的，本发明提供了一种致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法，包括如下步骤：步骤1，选取露头岩心；步骤2，对步骤1中的露头岩心的表面进行清洗；步骤3，将步骤2中清洗好的露头岩心运用岩心切割机切割制作成平板模型；步骤4，运用线切割器在步骤3中制作的平板模型的边线处切割出横向沟槽，横向沟槽内嵌有带孔眼的金属管线，金属管线的孔眼模拟水平井的射孔条件；步骤5，运用线切割器在步骤4中的平板模型的中间位置切割出至少一条纵向沟槽，纵向沟槽与横向沟槽连通；以及步骤6，利用环氧树脂胶封装横向沟槽来模拟水平井模型，给纵向沟槽内填充石英砂来模拟压裂裂缝模型。

优选地，在步骤1中，根据目标油藏条件筛选与目标油藏的地质特征相近的露头岩心。

优选地，在选取露头岩心时，先对备选的岩心样品钻取岩心柱若干，并测定该若干岩心柱的岩心孔隙度、渗透率及孔隙结构参数，挑选出与目标油藏岩心性质相近的岩心柱对应的岩心样品作为露头岩心。

优选地，岩心柱在100℃以上的恒温箱中持续24小时后再冷却处理，待岩心柱冷却后再测定其岩心孔隙度、渗透率及孔隙结构参数。

优选地，步骤3中，平板模型的尺寸为40cm×40cm×2.7cm。

优选地，在制作完平板模型后运用有机溶剂进行清洗，并高温烘干晾凉。

优选地，平板模型的边线1cm处切割横向沟槽，横向沟槽的直径为1cm，横向沟槽的长度为40cm。

优选地，当需要模拟有限导流裂缝模型时，给纵向沟槽内直接填充不同目数的石英砂；当需要模拟无限导流裂缝模型时，先给纵向沟槽内放置与其长度相同的金属薄片，然后给纵向沟槽与金属薄片间的空隙中填充60～70目的石英砂。

优选地，利用环氧树脂胶封装横向沟槽前，先给横向沟槽的上方封盖金属片。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过本发明的致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法获得的致密油藏水平井分段压裂物理模型，进行的弹性开采和CO₂吞吐实验，均很好地模拟了各个过程中的压力分布规律，能够较好地指导致密油藏水平井分段压裂后的渗流特征认识和开发指标变化规律，为研究致密油藏水平井分段压裂、CO₂吞吐提供了技术手段。

附图说明

图1是本发明中平板模型的水平井制作示意图；

图2是本发明中平板模型的压裂裂缝制作示意图；

图3是华北油田致密油藏水平井分段压裂的井网形态示意图；

图4是本发明中高裂缝密度(3条缝)的水平井压裂模型示意图；

图5是本发明中中裂缝密度(2条缝)的水平井压裂模型示意图；

图6是本发明中低裂缝密度(1条缝)的水平井压裂模型示意图；

图7是本发明中致密岩心水平井压裂模型弹性开采的压力分布图；

图8是本发明中致密岩心水平井压裂模型CO₂吞吐中“吞”过程压力分 布图；

图9是本发明中致密岩心水平井压裂模型CO₂吞吐中“吐”过程压力分布图。

主要附图标记说明：

1-横向沟槽，2-纵向沟槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

根据本发明具体实施方式的一种致密油藏水平井多级分段压裂物理模型的制作方法，包括如下步骤：

步骤1，选取露头岩心；

步骤2，对步骤1中的露头岩心的表面进行清洗；

步骤3，将步骤2中清洗好的露头岩心运用岩心切割机切割制作成平板模型；

步骤4，运用线切割器在步骤3中制作的平板模型的边线处切割出横向沟槽1(参见图1)，横向沟槽1内嵌有带孔眼的金属管线(图中未示出)，金属管线的孔眼模拟水平井的射孔条件；

步骤5，运用线切割器在步骤4中的平板模型的中间位置切割出至少一条纵向沟槽2(参见图2)，纵向沟槽2与横向沟槽1连通；以及

步骤6，利用环氧树脂胶封装横向沟槽1来模拟水平井模型，给纵向沟槽2内填充石英砂来模拟压裂裂缝模型。

作为一种优选实施例，在步骤1中，根据目标油藏条件筛选与目标油藏 的地质特征相近的露头岩心。

作为一种优选实施例，在选取露头岩心时，先对备选的岩心样品钻取岩心柱若干，并测定该若干岩心柱的岩心孔隙度、渗透率及孔隙结构参数，挑选出与目标油藏岩心性质相近的岩心柱对应的岩心样品作为露头岩心。也就是说，本实施例提供一种优选的选取露头岩心的方法，比如备选若干陕北长6储层的致密砂岩露头样品(简称岩心样品)，分别钻取岩心柱若干，然后运用甲苯、四氯化碳等有机溶剂清洗岩心柱。作为一种优选实施例，将岩心柱在100℃以上的恒温箱中持续24小时后再冷却处理，待岩心柱冷却后再测定其岩心孔隙度、渗透率及孔隙结构参数，然后根据这些参数挑选出与目标油藏岩心性质相近的岩心柱，与岩心柱对应的致密砂岩露头样品作为制作模型的露头岩心。

作为一种优选实施例，在步骤3中，平板模型的尺寸为40cm×40cm×2.7cm。

作为一种优选实施例，在制作完平板模型后运用有机溶剂进行清洗，并高温烘干晾凉。

作为一种优选实施例，平板模型的边线1cm处切割横向沟槽1，横向沟槽1的直径为1cm，横向沟槽1的长度为40cm。

在上述方案中，当需要模拟有限导流裂缝模型时，给纵向沟槽2内直接填充不同目数的石英砂；当需要模拟无限导流裂缝模型时，先给纵向沟槽2内放置与其长度相同的金属薄片，然后给纵向沟槽2与金属薄片间的空隙中填充60～70目的石英砂。

根据现有的对致密油藏水平井多级分段压裂的研究结果，根据油藏实际情况，水平井分段压裂裂缝可分为有限导流裂缝和无限导流裂缝。其中，在本实施例中，运用上述在纵向沟槽2内直接填充石英砂来模拟有限导流裂缝模型。或在纵向沟槽2内插入金属薄片后填充60～70目的石英砂的方法来模拟无限导流裂缝模型。

作为一种优选实施例，利用环氧树脂胶封装横向沟槽1前，先给横向沟槽1的上方封盖金属片。封盖金属片的目的就是隔离沟槽与上部环氧树脂， 防止环氧树脂进入沟槽，污染水平井段。

需要说明的是，在实践中，比如华北油田致密油藏水平井分段压裂的井网形态10如图3所示，在水平井102沿程分布着不同段数的压裂裂缝102。制作模型时，需要进行多级压裂裂缝的模拟设计，同时，由于实验模型几何尺寸与实验需要，在一个模型上不能直接模拟整个井网。因此，在整个井网上选择了部分区域作为模拟对象进行实验，图3中标注区域就是模型的模拟单元12。

如图4至图6所示，根据目标油藏水平井分段压裂的实施情况，结合相似准则，运用上述水平井和压裂裂缝制作方法，来模拟单位长度水平井段对应的不同压裂段数或裂缝密度条件的平井多级分段压裂物理模型。其中图4为低裂缝密度(1条缝)的水平井压裂模型示意图，图5为中裂缝密度(2条缝)的水平井压裂模型示意图，图6为高裂缝密度(3条缝)的水平井压裂模型示意图。

在为致密油藏水平井分段压裂物理模拟提供上述物理模型的情况下，在结合模型上分布的不同测压点，即可研究在水平井分段压裂条件下的渗流机理，以及注气改善开发效果的方法。

以下以某油田油藏条件为例，油藏温度为65℃，原始地层压力为18MPa，模拟油藏弹性开采过程中及CO₂吞吐过程中的压力分布规律(参见图7至图9)。

从图7至图9中可以看出，图7为2条裂缝条件下的致密岩心水平井多级分段压裂弹性开采过程中的压力分布图。显然，弹性开采结束后，水平井段和裂缝的较近区域存在一定的低压区，在远端的压力降落情况较小。

图8为CO₂吞入过程中压力的分布情况。在CO₂注入后，在水平井段和裂缝较近的区域，压力升高情况明显。其中，在水平井跟端附近的压力上升情况要明显好于趾端和模型远端情况。

图9为CO₂吐过程中的压力分布情况。显然，CO₂吐出后，水平井和裂缝较近区域的压力降落将大，远端区域压力较高。

运用上述物理模型制作方法获得的致密油藏水平井分段压裂物理模型， 进行的弹性开采和CO₂吞吐实验，均很好地模拟了各个过程中的压力分布规律，能够较好地指导致密油藏水平井分段压裂后的渗流特征认识和开发指标变化规律，为研究致密油藏水平井分段压裂、CO₂吞吐提供了技术手段。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。