一种低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法

技术领域

本发明涉及页岩油开发技术领域，尤其涉及一种低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法。

背景技术

页岩油是一种重要的非常规油气资源，赋存于页岩储层纳米级孔喉和裂缝系统中，多沿片状层理面或与其平行的微裂缝分布，以吸附态和游离态形式存在，油质较轻、黏度较低。我国具有丰富的页岩油储量，技术可采资源量位居世界第三位，但目前还处于勘探开发初期，起步于2010年，比美国大概晚30～40年。不同于美国页岩油储层的海相沉积，我国富有有机质的页岩以陆相的湖泊沉积为主，这些页岩的粘土矿物含量比较大，脆性差一点，给水平井施工和分段压裂造成难度，井壁容易垮塌。我国页岩油资源主要分布于中新生界盆地，盆地形成时间晚，热演化程度偏低，页岩油油质偏稠，流动性差，这也对开发造成了困难。因此，美国的页岩油压裂技术不完全适用于我国，我国需要加强对页岩油的赋存特征研究，攻关形成适合我国地质特点的页岩油压裂开发技术。

评价页岩裂缝的导流能力是进行页岩压裂方案设计的重要内容。目前测定页岩裂缝导流能力的常规做法是采用API导流仪，但仅仅适用于高铺砂浓度，在较低铺砂浓度情况下，存在裂缝侧面容易闭合，无法测得实际作用在裂缝上的驱替压差的问题。采用标准圆柱形页岩岩心测定低铺砂浓度充填裂缝导流能力的难点在于低铺砂浓度填充裂缝的加工制备。由于标准圆柱形页岩岩心尺寸较小，在采用岩心夹持器圆形橡胶筒对岩心施加围压时，填充在两个半月形岩心片之间的支撑剂颗粒容易发生蠕动而被挤出裂缝嵌入橡胶筒，尤其在铺砂浓度较高、围压较大时，支撑剂被挤出裂缝后会导致缝宽明显减小，无法测得准确而稳定的裂缝导流能力；此外，在测量岩心两端的驱替压差时，压力监测点一般布置在岩心夹持器两端，且常规管线内径仅为1mm，导致所测的驱替压差大于实际作用在岩心两端的压差，尤其是铺砂浓度较高时，两压力监测点之间非岩心段产生的流动压差占比增大，造成求得的裂缝导流能力偏小，严重影响了裂缝导流能力测定的准确性。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法，所述测试方法包括：

将沿中轴线断开的圆柱形页岩岩心加工成支撑剂充填裂缝；

采用岩心夹持器和驱替装置进行支撑剂充填页岩所述裂缝导流能力测试。

可选的，所述将沿中轴线断开的圆柱形页岩岩心加工成支撑剂充填裂缝具体包括：

测量断开的半月形页岩岩心裂缝壁面面积，根据铺砂浓度，称量支撑剂；

在半月形页岩岩心裂缝壁面粘附一层双面胶，在其上先预铺设一层支撑剂，防止裂缝壁面附近支撑剂滑移，再将剩余的支撑剂铺设在裂缝表面，并将两个半月形页岩岩心合并对齐；页岩岩心两端各安放一个与岩心端面同直径的圆形金属滤网，在岩心侧面沿裂缝处覆盖两个长条形、厚度为0.5-1mm的薄铝片，以防止岩心加围压后支撑剂被挤出裂缝；

将页岩岩心夹在两块圆柱形金属岩心之间，在岩心外侧包裹一层具有定型作用的铝箔纸胶带，置于热塑管中，并利用热风机使热塑管收缩贴紧岩心外侧，防止裂缝张开支撑剂脱落；金属岩心沿轴线有一内径为3mm的通孔，并在靠近页岩岩心一端加工有网格式导流槽，以便测试流体通过，减小岩心两端压力监测点之间作用在非页岩岩心段上的流动摩阻压差；在远离页岩岩心一端垂直于通孔方向也钻有一直径为3mm的导压槽，与压力传感器相连。

可选的，所述采用岩心夹持器和驱替装置进行支撑剂充填页岩所述裂缝导流能力测试具体包括：

将热塑管包裹的页岩岩心装填于岩心夹持器；

向所述岩心夹持器橡胶筒外环空注水，对岩心施加一定围压；

两个压力传感器探针穿过所述岩心夹持器外壁和橡胶筒，分别与页岩岩心前后两个金属岩心端部的导压槽相连，用于测量作用在页岩岩心前后的驱替压差；

在所述岩心夹持器后端安装一个背压阀以控制页岩岩心裂缝内流体压力；在所述岩心夹持器前端向岩心裂缝稳定注入测试流体，流量在0-10ml/min；实验过程中持续监测页岩岩心前后端压力，待岩心前后端驱替压差稳定时终止实验；

假设与支撑剂充填裂缝的渗透性相比，页岩基质致密、渗透性可忽略，则含支撑剂充填裂缝的页岩岩心的驱替方程为：

变换方程，得到支撑剂充填页岩裂缝的导流能力计算公式如下：

其中，Q为测试流体流量，ml/s；A为页岩岩心端面裂缝截面积，cm

可选的，所述测试流体为真实原油、模拟油、盐水中的任意一者。

本发明提供的一种改进的低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法，避免采用标准圆柱形页岩岩心加工制备的支撑剂充填裂缝在用岩心夹持器加围压时裂缝内的支撑剂发生蠕动而被挤出并嵌入橡胶筒、以及压力监测点位置不合理导致驱替压差测量偏大问题，能够更加准确地测定低铺砂浓度下页岩裂缝的导流能力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本发明实施例提供的利用岩心柱加工制备的铺设了单层支撑剂裂缝示意图；

图2为本发明实施例提供的利用岩心柱加工制备的包裹了铝箔纸的裂缝示意图；

图3为本发明实施例提供的加装了热塑管后的岩心示意图；

图4为本发明实施例提供的利用标准圆柱形页岩岩心加工制备低铺砂浓度分支裂缝组成结构图；

图5为本发明实施例提供的利用标准圆柱形页岩岩心加工制备低铺砂浓度分支裂缝装配效果示意图；

图6为本发明实施例提供的低铺砂浓度页岩分支缝导流能力测试实验装置示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法，所述测试方法包括：

将沿中轴线断开的圆柱形页岩岩心加工成支撑剂充填裂缝：

测量断开的半月形页岩岩心裂缝壁面面积，根据铺砂浓度，称量支撑剂；

在半月形页岩岩心裂缝壁面粘附一层双面胶，在其上先预铺设一层支撑剂，防止裂缝壁面附近支撑剂滑移，再将剩余的支撑剂铺设在裂缝表面，并将两个半月形页岩岩心合并对齐；页岩岩心两端各安放一个与岩心端面同直径的圆形金属滤网，在岩心侧面沿裂缝处覆盖两个长条形、厚度为0.5-1mm的薄铝片，以防止岩心加围压后支撑剂被挤出裂缝；

将页岩岩心夹在两块圆柱形金属岩心之间，在岩心外侧包裹一层具有定型作用的铝箔纸胶带，置于热塑管中，并利用热风机使热塑管收缩贴紧岩心外侧，防止裂缝张开支撑剂脱落；金属岩心沿轴线有一内径为3mm的通孔，并在靠近页岩岩心一端加工有网格式导流槽，以便测试流体通过，减小岩心两端压力监测点之间作用在非页岩岩心段上的流动摩阻压差；在远离页岩岩心一端垂直于通孔方向也钻有一直径为3mm的导压槽，与压力传感器相连。

采用岩心夹持器和驱替装置进行支撑剂充填页岩所述裂缝导流能力测试：

将热塑管包裹的页岩岩心装填于岩心夹持器；

向所述岩心夹持器橡胶筒外环空注水，对岩心施加一定围压；

两个压力传感器探针穿过所述岩心夹持器外壁和橡胶筒，分别与页岩岩心前后两个金属岩心端部的导压槽相连，用于测量作用在页岩岩心前后的驱替压差；

在所述岩心夹持器后端安装一个背压阀以控制页岩岩心裂缝内流体压力；在所述岩心夹持器前端向岩心裂缝稳定注入测试流体，流量在0-10ml/min；实验过程中持续监测页岩岩心前后端压力，待岩心前后端驱替压差稳定时终止实验；所述测试流体为真实原油、模拟油、盐水中的任意一者。

假设与支撑剂充填裂缝的渗透性相比，页岩基质致密、渗透性可忽略，则含支撑剂充填裂缝的页岩岩心的驱替方程为：

变换方程，得到支撑剂充填页岩裂缝的导流能力计算公式如下：

其中，Q为测试流体流量，ml/s；A为页岩岩心端面裂缝截面积，cm

在进行页岩分支缝导流能力实验中，温度条件在80℃，围压为25MPa，岩心裂缝类型为平整缝，初始裂缝宽度为1.73mm，支撑剂类型为陶粒，目数为40-70目，铺砂浓度3kg/m

表1根据室内实验结果计算导流能力

有益效果：本发明提供的低铺砂浓度页岩分支裂缝导流能力测试方法，提出了一种新的页岩分支缝加工制备方法，能够使用标准尺寸的圆柱形页岩岩心加工制备支撑剂充填裂缝，使页岩裂缝内充填的支撑剂不会因为受到围压作用而被挤出裂缝和嵌入橡胶筒，这样会导致不合理的缝宽变窄、导流能力下降；同时优化了岩心夹持器裂缝压差监测点位置及结构，金属岩心大通孔及导压槽、橡胶筒，使得监测得到的页岩裂缝两端的驱替压差更加准确。适用于测定较大变化范围内铺砂浓度0-5kg/m

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。