一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置与流程

本发明涉及油气田开发，具体的涉及一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置。

背景技术：

1、水力压裂技术作为非常规油气开采的主要技术手段，众多学者针对此技术进行了大量系统性的实验研究，其中，应用最多的就是基于相似准则的物理模拟实验，其模拟尺度越大，所形成的压裂裂缝就越接近真实储层裂缝尺度，进而分析压裂裂缝所得到的实验数据对实际工程就越具有指导意义。而如何对水力压裂物理模拟实验所形成的裂缝形态进行表征则成为了实验亟需解决的重要问题，尤其是对于大型物理模拟实验的地面超大岩样的裂缝形态表征更是鲜有研究。经过长时间的发展众多学者与工程师提出了一系列的研究方法和改进措施，诸如对岩心裂缝进行常规监测、ct扫描、在压裂液中加入示踪剂等等。

2、其中，在常规监测中微震监测虽然可以放置数量较多的检波器使其得到更大的监测范围，更精确地确定裂缝走向，获得的微震信号信噪比较高，定位结果垂向精度高; 但其监测范围有限，检波器在被测对象上是线性分布，在地表信息受干扰严重，且检波器数量较大导致采集成本过高。利用探地雷达可以较为快捷的对地表下的裂缝形态特征进行探测记录，但往往因其功率限制，导致探测范围受限，不能进行较大范围的探测。常规监测中通过裂缝综合测试仪可以对岩样表面和岩样浅层的裂缝形态特征进行较为精确的测绘，但因其功率过小，无法对岩样深层的裂缝形态进行探测。利用ct扫描时由于仪器分辨率等条件限制，仅可实现扫描成像，无法进行裂缝模型实体还原，未能直观充分表征地层中裂缝的形态分布，实验效果十分有限。

3、虽然物理实验模拟在油田生产研究方面发挥了巨大的作用，但是如何更好的还原地层裂缝分布情况并进行实验模拟一直是研究的热点与难点，同时也是现场施工中难度较大的一个环节，因此提出一种切实可行并且可以经受住实践检验的裂缝形态表征方法及实验装置至关重要。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明基于复合监测方法，提供一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置, 不同于现有水力压裂裂缝形态表征方法，是一种结合多项探测技术的综合表征方法，可更高程度还原实验岩样岩心内部导流通道分布情况。

2、具体地，采用了如下技术方案：

3、一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：

4、实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；

5、通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；

6、针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；

7、综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。

8、作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型包括：

9、将经过水力压裂模拟试验的实验岩样进行预设时间段t0的晾晒；

10、向压裂后实验岩样的模拟井筒进口端灌注浇筑液体，静置待浇筑液体完全凝固；

11、剖分实验岩样，剔除岩样组织，取出固态浇筑体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；

12、通过扫描主体压裂裂缝表征体获得实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型。

13、作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：

14、在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；

15、所述实验岩样的裂缝形态参数包括实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘和内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数；

16、根据所述实验岩样中裂缝扩展分布形态和所述主体裂缝数值模型确定实验岩样中细微裂缝的展布形态；

17、基于实验岩样中细微裂缝的展布形态，实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，通过数值软件进行反演，获得实验岩样中细微压裂裂缝的细微裂缝模型；

18、将所述主体裂缝数值模型与细微裂缝模型进行相互融合，得到实验岩样中压裂裂缝的压裂裂缝模型。

19、作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态包括：

20、在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射监测岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；

21、基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。

22、作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数包括：

23、利用裂缝综合测试仪，对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。

24、作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数包括：

25、利用探地雷达针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。

26、本发明同时提供一种实现所述实验岩样裂缝形态表征方法的实验装置，包括

27、声发射检测模块，布置在实验岩样上，实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；

28、浇筑模块，向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；

29、扫描模块，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；

30、裂缝形态测绘模块，针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；

31、三维处理模块，综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过所述三维处理模块进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。

32、作为本发明的可选实施方式，所述的声发射检测模块为微震监测系统，实时监测在水力压裂模拟试验过程中，岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。

33、作为本发明的可选实施方式，所述的裂缝形态测绘模块包括裂缝综合测试仪，针对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。

34、作为本发明的可选实施方式，所述的裂缝形态测绘模块包括探地雷达，针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果：

36、本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，由于浇筑液体的流动性，它可以填充的压裂裂缝即为本实施例所述的主体压裂裂缝，因此，本实施例的主体压裂裂缝属于实验岩样内部压裂裂缝的一部分。由于灌注浇筑液体不能完全填充实验岩样内部压裂裂缝的远端和细微分支裂缝，因此，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数； 通过针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，针对主体裂缝数值模型所缺失的实验岩样内部远端裂缝和细微裂缝进行补充描述，通过三维软件进行模拟运算得到实验岩样的完整压裂裂缝模型。

37、本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，基于复合监测方法针对水力压裂模拟实验的裂缝形态进行表征，多种监测方式相互配合，监测数据相互融合，最终可以实现实验岩样内部完整压裂裂缝的表征，为分析压裂裂缝得到实验数据提供支持，对实际工程具有指导意义。