一种碳酸盐岩储层中高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的实验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水力压裂模拟实验技术领域，特别是关于碳酸盐岩储层体积压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的实验方法，适用于研究碳酸盐岩储层体积压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝转向及扩展影响的强弱。
【背景技术】
[0002]随着碳酸盐岩储层的不断开发，常规压裂工艺已不能完全满足增产改造需求，因此迫切需要转换思路研究新技术来提高单井产量。为此，一些新工艺新方法在各油田得到不断的探索尝试。
[0003]体积压裂技术作为压裂增产技术中的一项重要组成部分，是目前国际先进技术，代表着采油、采气工艺技术的发展方向。目前国内体积压裂在部分碳酸盐岩储层中得到应用，并取得了一定的成果。
[0004]然而，体积压裂技术层面的许多问题还未得到解决，需要在理论和应用方面开展大量研究工作。由于涉及的因素非常复杂，裂缝的起裂、延伸、空间分布特征、控制因素等均与传统水力裂缝存在很大差别，需要在力学模型、室内模拟理论和方法、实际影响因素等方面开展深入研究。与此同时，碳酸盐岩内部裂缝发育复杂，并伴随有天然高压缝洞体存在，在该基础上进行体积压裂问题更为特殊，因此了解高压力缝洞体对水力裂缝扩展的影响十分关键。
[0005]大尺寸真三轴水力压裂实验是一种在实验室中研究水力压裂技术的方法。随着体积压裂技术的不断发展，为了研究体积压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝的干扰因素，就需要设计一种水力压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝干扰实验室模拟实验方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种碳酸盐岩储层水力压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的实验方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供一种水力压裂过程中高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的实验方法，该方法包括下列步骤:a)制作缝洞体:按照实验方案制作缝洞体模具，用吸水性强的人工材料作为填充物，将填充物与水搅拌均匀后注入缝洞体模具中；将缝洞体注液管柱插入缝洞体模具内，待凝固后备用；b)安装整体试件的模具，并将配好的人工材料放入模具中；待材料凝固后，拆除模具，安装压裂液注液系统、缝洞体注液系统与声发射监测系统；c)将所述试件安装到大尺寸真三轴试验仪器，对试件施加设定的恒定三向围压；d)通过缝洞体注液管线向缝洞体中以恒定排量注液，施加液体压力，当缝洞体内压力达到设计压力后，切换液压栗至恒压状态，以维持缝洞体内压力保持不变；e)通过压裂液注液管线向模拟井筒中注入压裂液，施加液体压力，当水力裂缝延伸至设定尺寸后，停止注入压裂液；卸下围压，拆除管线，将试件从试验架上拆下，剖切试样，以观察裂缝形态。
[0008]进一步的，在步骤a)中，所选取人工材料为吸水性、可塑性强的固体材料，典型材料为石膏。
[0009]进一步的，在步骤b)中，所述整体试件模具的尺寸为600mmX300mmX 300mm。
[0010]进一步的，在步骤b)中，所选取人工材料为可塑性强的固体材料，由水泥、石英砂和水按比例配置而成。
[0011]进一步的，在步骤b)中，所选取人工材料为可塑性强的固体材料，由水泥、石英砂、粘土、石膏和水按比例配置而成。
[0012]进一步的，在步骤b)中，所述在人工试件上安装缝洞体注液系统、压裂液注液系统和声发射监测系统，其具体方法包括如下步骤:
[0013]步骤A:安装压裂液注液系统与缝洞体注液系统
[0014]根据实验方案在模具中提前预制好声发射安置孔、缝洞体、缝洞体注液管柱、模拟井筒与诱导缝，然后倒入人工材料待凝固后一次成型；
[0015]根据试验设计的缝洞体注液管线、压裂液注液管线排布在试件表面进行切槽加工，将注液管线沿管线槽排布，并将压裂液注液管线与模拟井筒连接好，缝洞体注液管柱与缝洞体注液管线连接好，用水泥砂浆将管线槽填平。
[0016]步骤B:安装声发射监测系统
[0017]根据声波探头排布设计方案在试件表面加工导线槽；将声发射探头、声发射导线埋入安置孔及导线槽；在安置孔及导线槽内塞入泡沫塑料，对声发射探头及声发射导线进行保护；用水泥砂浆将安置孔及导线槽填平。
[0018]进一步的，在步骤b)，所述压裂液注液系统，包括模拟井筒、诱导缝、模拟井筒密封接口和一套压裂液注液管线；
[0019]具体的，所述模拟井筒由无缝钢管加工而成，模拟井筒外表面加工有环形凹槽，用于增加井身与水泥砂浆之间的胶结强度；模拟井筒一端与模拟井筒密封接口焊接，用于与外部部件相连；模拟井筒密封接口内壁加工有螺纹，并在螺纹顶端加工有密封环，用于保证模拟井筒注液的密封性；所述诱导缝由薄塑料片制成，用于引导裂缝走向。
[0020]进一步的，在步骤b)中，所述缝洞体注液系统，包括缝洞体、缝洞体注液管柱、注液管柱密封接口和一套缝洞体注液管线；
[0021]具体的，所述缝洞体由石膏注入缝洞体模具中成型，注入同时将缝洞体注液管柱埋入缝洞体中，以便注入液体；所述缝洞体注液管柱由无缝钢管加工而成，缝洞体注液管柱外表面加工有环形凹槽，用于增加缝洞体注液管柱与水泥砂浆之间的胶结强度；缝洞体注液管柱一端与缝洞体注液管柱密封接口进行焊接，用于和缝洞体注液管线相连；缝洞体密封接口内壁加工有螺纹，并在螺纹顶端加工有密封环，保证了密封性。
[0022]进一步的，在步骤b)中，所述声发射监测系统，包括声发射探头和一套导线。
[0023]进一步的，在步骤c)中，所述的恒定三向围压按照试验预定值设置，例如:沿试件长轴方向(即井筒轴向)围压为5MPa，其它两个方向围压为8MPa、15MPa。
[0024]进一步的，在步骤c)中，在对所述试件施加设定的三向围压时，三个方向以相同的增压速率同步增加压力；当单一方向的围压到达设定值时自动停止增加并保持压力恒定，其它方向继续增压；当三个方向的围压均到达设定值时，维持压力一定时间，然后进行下一步实验操作；在之后的实验过程中，围压始终保持恒定，直至实验结束。
[0025]进一步的，在步骤e)中，所述的恒定排量为依照试验设定排量，参考排量值为
1.5mL/sο
[0026]进一步的，在步骤e)中，根据声波三维空间定位监测结果及物质守恒定律来判断实验过程中所形成的水力裂缝尺寸是否到达所述水力裂缝延伸设定尺寸。
[0027]本发明的有益效果在于，可以在实验室条件下进行高压力缝洞型碳酸盐岩油藏水力压裂模拟实验，能够得到高压力缝洞体对水力裂缝扩展特征的影响，实验方法简单，却能用来研究高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的问题。实验结果可以为油田现场体积压裂施工提供施工参数，优化增产效果。本发明提供的所述实验方法中使用的压裂液注液系统结构简单，适合同一试件内缝洞体内压力与模拟井筒内压力相互独立的实验要求。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0029]图1为本发明实施例所述人工试件模具示意图；
[0030]图2为本发明实施例所述人工试件加工示意图；
[0031]图3为本发明实施例所述声发射监测系统示意图；
[0032]图4为本发明实施例所述整体试件示意图。
[0033]附图标号说明:
[0034]1、人工试件块体；2、注液管柱密封接口 ；3、模拟井筒密封接口 ；4、模拟井筒；5、缝洞体注液管柱；6、声发射安置孔；7、导线槽；8、缝洞体；9、诱导缝；10、声发射探头；11、声发射导线；12、管线槽；13、缝洞体注液管线；14、压裂液注液管线。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0036]实施例
[0037]图1为本发明实施例所述人工试件模具示意图；图2为本发明实施例所述人工试件加工示意图；图3为本发明实施例所述声发射监测系统示意图；图4为本发明实施例所述整体试件示意图。
[0038]—种用于模拟碳酸盐岩储层中高压力缝洞体对水力裂缝扩展影响的实验方法，包括下列步骤:
[0039]1.试件的制备
[0040]组装缝洞体注液系统与