一种直井多分支缝压裂分支缝起裂条件及延伸规律物模试验方法与流程

本发明涉及采油工程技术领域，具体的涉及一种直井多分支缝压裂分支缝起裂条件及延伸规律物模试验方法。

背景技术：

油田直井多分支缝压裂、暂堵转向压裂分支缝起裂地质条件目前还不明确；工程条件只是简单的依据岩石力学公式推导而来，未考虑到主缝形成过程中，在主缝两侧产生薄弱面或者微裂缝的影响；分支缝延伸规律，只是研究了分支缝起裂点、起裂角随水平应力差的变化规律，分支缝转向半径的变化规律还不明确。分支缝起裂条件、延伸规律没有系统、量化、准确的认识，导致工艺适用性认识不清，压裂优化设计缺少理论支撑，现场难以判断工艺是否成功、裂缝是否转向。

技术实现要素：

本发明的目的是提供通过物模试验岩心观察、分支缝起裂压力分析及延伸规律分析，来明确直井多分支缝压裂分支缝起裂条件及分支缝延伸规律的一种直井多分支缝压裂分支缝起裂条件及延伸规律物模试验方法。

本发明通过如下技术方案来达到：一种直井多分支缝压裂分支缝起裂条件及延伸规律物模试验方法，包括以下步骤：

第一步：获取试验区块岩石抗张强度；具体如下：

根据试验区块岩石力学测试报告统计试验区块岩石抗张强度σmpa；

第二步：确定试验水平应力差；具体如下：

（1）根据x-mac测井解释结果，统计试验区块最大水平应力差ampa。

（2）若a为整数，则确定试验水平应力差分别为0、1…ampa；若a为小数，则确定试验水平应力差分别为0、1…[a]、[a]+1mpa；

第三步：试验准备；具体如下：

（1）真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸为正方体，测量其边长βcm；

（2）根据确定的试验水平应力差，准备[a]+1或[a]+2块试验区块天然岩心或人造岩心，将其制作成真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸尺寸，并打磨平整。在岩心中心位置，将其钻穿，用云石胶从底部进行封堵至中心位置，待稳定后，插入进液管，进液管距岩心中心位置1-2cm，并用云石胶进行固定，待稳定后，进行水泥浇注；

（3）根据试验组数，配置试验区块压裂用压裂液bml，每组试验压裂液用量bml=β×βml；

（4）根据试验组数，配置试验区块压裂用暂堵剂溶液cml，每组试验暂堵剂溶液用量cml=2βml；

第四步：试验流程；具体如下：

（1）在水平应力差0mpa条件下，按照真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置试验流程，开展主缝破裂试验，泵入压力下降后立即停泵；

（2）断开压裂液泵入设备与岩心进液管，连接抽吸设备与岩心进液管，启动抽吸设备，将岩心中的压裂液抽吸干净；

（3）断开抽吸设备与岩心进液管，连接暂堵剂溶液泵入设备与岩心进液管，启动泵入设备，泵入暂堵剂溶液2βml；

（4）断开暂堵剂溶液泵入设备与岩心进液管，连接压裂液泵入设备与岩心进液管，按照真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置试验流程，开展分支缝破裂试验，泵入压力下降后立即停泵，停止试验，将岩心从真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸中取出，并拍照；

（5）从真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置电脑上，读取分支缝起裂井底压力、分支缝起裂缝内净压力、最小水平主应力、水平应力差4项试验数据；

（6）在水平应力差1—[a]mpa或1—[a]+1mpa条件下，重复（1）-（5）试验流程；

第五步：试验结果分析；具体如下：

（1）分支缝起裂地质条件分析：观察水平应力差0—[a]mpa或0—[a]+1mpa条件下，试验后取出的岩心照片，形成分支缝的应力差值，即为分支缝起裂地质条件；

（2）分支缝起裂工程条件分析：统计产生分支缝试验的力学数据，包括分支缝起裂井底压力、分支缝起裂缝内净压力、最小水平主应力、水平应力差、岩石抗张强度；分析数据满足：分支缝起裂井底压力≥最小水平主应力+岩石抗张强度，还是满足：分支缝起裂缝内净压力≥水平应力差+岩石抗张强度，试验数据满足的算式就是分支缝起裂工程条件；

（3）分支缝延伸规律分析：统计产生分支缝试验的分支缝起裂点、起裂角、转向半径数据，分析分支缝起裂点、起裂角、转向半径随水平应力差的变化关系。

本发明与已有技术相比具有以下有益效果：

本发明能够系统、量化、准确的确定直井多分支缝压裂分支缝缝起裂条件及延伸规律，从而指导压裂工艺的正确优选、压裂优化设计。操作方便简单、安全有效。

附图说明：图1是本发明实施例中水平应力差6mpa条件下，试验后取出的岩心照片；图2是本发明实施例中水平应力差7mpa条件下，试验后取出的岩心照片。

具体实施方式：下面结合附图及实施例将对本发明作进一步说明：

第一步：获取试验区块岩石抗张强度；具体如下：

根据试验区块岩石力学测试报告，统计试验区块岩石抗张强度为2mpa；

第二步：确定试验水平应力差；具体如下：

（1）根据x-mac测井解释结果，qjb区块最大水平应力差为7.3mpa；

（2）7.3为小数，确定试验水平应力差分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8mpa；

第三步：试验准备；具体如下：

（1）真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸为正方体，测量其边长30cm；

（2）根据确定的试验水平应力差，准备9块试验区块天然岩心或人造岩心，将其制作成真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸尺寸，及30cm×30cm×30cm，并打磨平整。在岩心中心位置，将其钻穿，用云石胶从底部进行封堵至中心位置，待稳定后，插入进液管，进液管距岩心中心位置1cm，并用云石胶进行固定，待稳定后，进行水泥浇注；

（3）本次试验为9组，配置试验区块压裂用压裂液8100ml，每组试验压裂液用量=30×30ml=900ml；

（4）本次试验为9组，配置试验区块压裂用暂堵剂溶液540ml，每组试验暂堵剂溶液用量=2×30ml=60ml；

第四步：试验流程；具体如下：

（1）在水平应力差0mpa条件下，按照真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置试验流程，开展主缝破裂试验，泵入压力下降后立即停泵；

（2）断开压裂液泵入设备与岩心进液管，连接抽吸设备与岩心进液管，启动抽吸设备，将岩心中的压裂液抽吸干净；

（3）断开抽吸设备与岩心进液管，连接暂堵剂溶液泵入设备与岩心进液管，启动泵入设备，泵入暂堵剂溶液60ml；

（4）断开暂堵剂溶液泵入设备与岩心进液管，连接压裂液泵入设备与岩心进液管，按照真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置试验流程，开展分支缝破裂试验，泵入压力下降后立即停泵；停止试验，将岩心从真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置加压缸中取出，并拍照；

（5）从真三轴水力压裂破裂过程模拟测试装置电脑上，读取分支缝起裂井底压力、分支缝起裂缝内净压力、最小水平主应力、水平应力差4项试验数据，试验数据见表1；

（6）在水平应力差1—8mpa条件下，重复（1）-（5）试验流程；

第五步：试验结果分析；具体如下：

（1）分支缝起裂地质条件分析：观察水平应力差0—8mpa条件下，试验后取出的岩心照片，水平应力差0-6mpa条件下，形成了分支缝，水平应力差7-8mpa条件下，没有形成分支缝，即试验区块产生分支缝的地质条件为水平应力差≤6mpa；

（2）分支缝起裂工程条件分析：水平应力差0-6mpa条件下，试验数据见表1；数据满足：分支缝起裂井底压力≥最小水平主应力+岩石抗张强度；分支缝起裂工程条件为：分支缝起裂井底压力≥最小水平主应力+岩石抗张强度；

（3）分支缝起裂规律分析：水平应力差0-6mpa条件下，分支缝起裂点、起裂角、转向半径数据见表2；随着水平应力差的增大，分支缝起裂点逐渐远离进液管，起裂角不断减小，转向半径逐渐减小。

表1

表2