一种基于真实裂缝导流能力的测试方法与流程

本发明涉及导流能力测试，尤其涉及一种基于真实裂缝导流能力的测试方法。

背景技术：

1、近年来，国内油气资源品质劣质化、开发储层复杂化已成为油气勘探开发面临的新挑战。准噶尔盆地致密油资源丰富，资源量高达29.4亿吨，占盆地油气总资源量的1/3，主要集中在盆地东南部的吉木萨尔凹陷和西北部的玛湖凹陷。吉木萨尔芦草沟组面积1278km2，厚度200～350m，上、下甜点体有利区资源量11.12亿吨，其中上甜点4.46亿吨，下甜点6.66亿吨，吉木萨尔页岩油已经成为新疆油田增储上产重要的接替区域，探索经济有效的开发吉木萨尔页岩油具有重要的现实意义。

2、目前的先导试验井探索实施效果并不理想，如何突破现有的技术瓶颈，实现储量的经济有效动用是科研人员面临的重大难题。

3、页岩油藏储层物性差，常规开采技术效果不理想，体积压裂技术是开发页岩油的有效手段，而页岩压裂裂缝导流能力直接决定着页岩油的开发效果。裂缝导流能力是页岩网络裂缝流动能力的基础，其粗糙错位裂缝形态在受力状态下形成油气流动的基础流动通道。由于地下裂缝系统的复杂性，目前常通过实验手段对其导流能力进行直接测试，然而在实验过程中，大多以光滑平面或劈裂方式获得的裂缝作为实验研究对象，造成实验测试值与真实值相差较大，其结果不能反映储层裂缝的真实导流能力，从而失去对油田开采的指导意义。

4、现有技术至少存在以下不足：

5、1.由于导流能力测试常以光滑平面或劈裂方式获得的裂缝作为实验研究对象，未能反映出裂缝在地层的真实形态，所得结果准确性和可靠性都不高。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的实验裂缝不能代表地层真实裂缝的问题，本发明提供了一种基于真实裂缝导流能力的测试方法，制作岩块，在岩块中心安装钢管；将岩块放入真三轴水力压裂系统内，施加压力至岩块破裂产生裂缝，得到具有真实裂缝的岩块，通过模拟地层压裂来获得储层水力压裂后裂缝的真实形态，结合三维扫描技术，根据计算得到的裂缝壁面参数筛选出能体现储层表面特征的裂缝，通过测试其导流能力来准确评价支撑裂缝的导流能力，为优化压裂施工参数提供依据。发明中的岩块裂缝为地层真实裂缝，其优点在于体现了地层压裂过程中裂缝的延伸和扩展形态，使得产生的裂缝与地层裂缝足够相似，从而得到更准确的导流能力。地层裂缝的导流能力数值是油气田开采的基础，准确的导流能力数值可以得到合理的施工参数，从而减少开采成本，提高油田的经济效益。

2、本发明提供了一种基于真实裂缝导流能力的测试方法，包括如下步骤：

3、制作岩块，在岩块中心安装钢管；

4、将所述岩块放入真三轴水力压裂系统内，施加压力至岩块破裂产生裂缝，得到具有真实裂缝的岩块，所述裂缝具有粗糙表面；

5、对岩块真实裂缝表面进行三维扫描，得到岩块表面的三维点云数据；

6、计算岩块的壁面参数，所述壁面参数包括：分形维数d、纵横迂曲度比率ecl和轮廓均方根偏差rq；

7、对岩块表面的所述三维点云数据进行去噪声处理，得到岩块表面的点云数据的去噪声坐标数据；

8、对所述去噪声坐标数据进行处理，得到不同的岩块样块曲面模型；

9、根据现场水力压裂后储层岩石实际裂缝的形貌和壁面参数，对所述岩块样块进行对比，选择代表真实裂缝的岩块表面；

10、将选择的岩块沿着裂缝延伸的方向切割为岩板，所述岩板保留有完整的裂缝剖面；

11、对切割好的岩板进行导流能力测试，得到不同表面形态岩板的导流能力随闭合压力的变化规律曲线。

12、优选地，所述分形维数根据如下方法获取：

13、在平面xoy上定义一个尺寸为δ的正方形网格，网格的4个角分别对应4个点：h(i，j)、h(i+1，j)h(i，j+1)h(i+1，j+1)；

14、其中i≥1，j≤n-1，n是每条边的测量点数；

15、用边长为δ的立方体网格对裂缝表面进行覆盖，计算求取覆盖的区域内立方体的个数，那么根据分形理论与立方体投影覆盖法，在(i，j)个网格内，立方体的个数ni，j为如下公式所示：

16、

17、其中，

18、int为取整函数；

19、h(i,j)为网格投影正方形的边角点；

20、i，j为每条边的测量点数；

21、δ为立方体的边长；

22、ni,j为网格内立方体的个数；

23、覆盖裂缝表面需要的立方体数目n(δ)通过如下公式获取：

24、

25、其中，

26、n为正方形边长的测量点数；

27、对于所述裂缝，根据分形理论，则存在

28、n(δ)＝δ-d

29、根据上述公式，得到裂缝表面分形维数d。

30、优选地，所述纵横迂曲度比率ecl根据如下公式获取：

31、

32、l＝n×δx

33、

34、

35、其中：

36、li为数据点i所处的裂缝剖切线的实际长度；

37、l为裂缝剖切线的投影长度；

38、z(i)为数据点i所对应的z轴坐标值；

39、δx为每个数据点的投影距离；

40、n为裂缝剖切线上数据点个数；

41、tci为点i的横向迂曲度；

42、tc为横向迂曲度；

43、tl为纵向迂曲度。

44、优选地，δx取0.01mm。

45、优选地，所述轮廓均方根偏差rq采用如下公式获得：

46、

47、其中，

48、n为裂缝剖切线上数据点个数；

49、zi为数据点i所对应的z轴坐标值；

50、i为数据点编号；

51、b为z轴平均高度基准面值。

52、优选地，所述岩块为立方体。

53、优选地，所述岩块的边长为300mm。

54、优选地，所述钢管直径为15mm-20mm。

55、优选地，所述钢管直径为16mm。

56、优选地，所述岩板的尺寸为长177mm，宽38mm，厚度15mm。

57、优选地，利用sufer软件中的克里金插值法对去噪声坐标数据进行处理。

58、与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：

59、(1)本发明通过真三轴水力压裂系统得到地层压裂后裂缝延伸和扩展的真实形态，从而获得真实裂缝。

60、(2)本发明通过三维扫描技术计算裂缝壁面参数得到代表区域压裂地层裂缝形貌的真实裂缝。

技术特征：

1.一种基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述分形维数根据如下方法获取：

3.根据权利要求1所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述纵横迂曲度比率ecl根据如下公式获取：

4.根据权利要求3所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，δx取0.01mm。

5.根据权利要求1所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述轮廓均方根偏差rq采用如下公式获得：

6.根据权利要求1所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述岩块为立方体。

7.根据权利要求6所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述岩块的边长为300mm。

8.根据权利要求7所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述钢管直径为15mm-20mm。

9.根据权利要求8所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，所述岩板长177mm，宽38mm，厚度15mm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的基于真实裂缝导流能力的测试方法，其特征在于，利用sufer软件中的克里金插值法对去噪声坐标数据进行处理。

技术总结
本发明提供了一种基于真实裂缝导流能力的测试方法，属于导流能力测试技术领域。本发明的基于真实裂缝导流能力的测试方法，制作岩块，在岩块中心安装钢管；将岩块放入真三轴水力压裂系统内，施加压力至岩块破裂产生裂缝，得到具有真实裂缝的岩块，通过模拟地层压裂来获得储层水力压裂后裂缝的真实形态，结合三维扫描技术，根据计算得到的裂缝壁面参数筛选出能体现储层表面特征的裂缝，通过测试其导流能力来准确评价支撑裂缝的导流能力，为优化压裂施工参数提供依据。本发明中产生的裂缝与地层裂缝足够相似，得到更准确的裂缝导流能力，进而可以得到合理的施工参数，从而减少油气田开采成本，提高油田的经济效益。

技术研发人员：石善志,霍进,王俊超,李建民,何小东,程垒明,陈璐,陈希,李嘉成
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13