本發(fā)明涉及致密油開發(fā)物理模擬領(lǐng)域，特別涉及一種致密油藏水平井多級分段壓裂物理模型的制作方法。

背景技術(shù)：

致密油藏是儲層孔隙度低于12％、滲透率小于1mD的砂巖儲層，該種致密油藏如果不經(jīng)過水力壓裂或者是不采用水平井、多分支井，就不能產(chǎn)出工業(yè)性氣流。國外非常規(guī)致密油藏開發(fā)時間長達(dá)50多年，我國致密油氣藏勘探開發(fā)起步較晚，但分布廣泛，將成為今后油氣開采的中堅(jiān)力量。

目前，國內(nèi)外圍繞致密油藏的研究主要集中在儲層研究和現(xiàn)場實(shí)踐。針對儲層研究，目前主要有脈沖氣測滲透率測量、恒速壓汞、高壓壓汞、掃描電鏡、FBI成像、CT成像以及核磁共振等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，現(xiàn)場也形成了水平井加大型壓裂開發(fā)技術(shù)。雖然在上述研究上取得了一些經(jīng)驗(yàn)型的認(rèn)識，但是針對致密油藏水平井壓裂開發(fā)的滲流規(guī)律研究很少，嚴(yán)重制約了該類技術(shù)在該類油藏中的應(yīng)用。

對于致密油藏水平井多級分段壓裂的研究大多采用數(shù)值模擬進(jìn)行，獲得一些理論上的認(rèn)識，但與油藏實(shí)際情況存在較大差異。也有學(xué)者運(yùn)用一維巖心實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些簡單裂縫條件下的機(jī)理研究，獲得了致密巖心滲流特征的直觀認(rèn)識。然而，簡單裂縫條件不能有效表征致密油藏水平井多級分段壓裂條件。運(yùn)用二維或三維大型物理模擬裝置，進(jìn)行致密油藏水平井分段壓裂研究成為發(fā)展趨勢。

但是，由于裂縫條件復(fù)雜，目前上沒有一種致密油藏水平井分段壓裂物理模型的制作方法。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種致密油藏水平井多級分段壓裂物理模型的制作方法，在二維平板模型的基礎(chǔ)上，建立了一種能夠模擬不同水平井分段壓裂條件的物理模型制作方法，為研究致密油藏水平井分段壓裂開發(fā)過程中的滲流規(guī)律提供技術(shù)手段。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種致密油藏水平井多級分段壓裂物理模型的制作方法，包括如下步驟：步驟1，選取露頭巖心；步驟2，對步驟1中的露頭巖心的表面進(jìn)行清洗；步驟3，將步驟2中清洗好的露頭巖心運(yùn)用巖心切割機(jī)切割制作成平板模型；步驟4，運(yùn)用線切割器在步驟3中制作的平板模型的邊線處切割出橫向溝槽，橫向溝槽內(nèi)嵌有帶孔眼的金屬管線，金屬管線的孔眼模擬水平井的射孔條件；步驟5，運(yùn)用線切割器在步驟4中的平板模型的中間位置切割出至少一條縱向溝槽，縱向溝槽與橫向溝槽連通；以及步驟6，利用環(huán)氧樹脂膠封裝橫向溝槽來模擬水平井模型，給縱向溝槽內(nèi)填充石英砂來模擬壓裂裂縫模型。

優(yōu)選地，在步驟1中，根據(jù)目標(biāo)油藏條件篩選與目標(biāo)油藏的地質(zhì)特征相近的露頭巖心。

優(yōu)選地，在選取露頭巖心時，先對備選的巖心樣品鉆取巖心柱若干，并測定該若干巖心柱的巖心孔隙度、滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，挑選出與目標(biāo)油藏巖心性質(zhì)相近的巖心柱對應(yīng)的巖心樣品作為露頭巖心。

優(yōu)選地，巖心柱在100℃以上的恒溫箱中持續(xù)24小時后再冷卻處理，待巖心柱冷卻后再測定其巖心孔隙度、滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。

優(yōu)選地，步驟3中，平板模型的尺寸為40cm×40cm×2.7cm。

優(yōu)選地，在制作完平板模型后運(yùn)用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，并高溫烘干晾涼。

優(yōu)選地，平板模型的邊線1cm處切割橫向溝槽，橫向溝槽的直徑為1cm，橫向溝槽的長度為40cm。

優(yōu)選地，當(dāng)需要模擬有限導(dǎo)流裂縫模型時，給縱向溝槽內(nèi)直接填充不同目數(shù)的石英砂；當(dāng)需要模擬無限導(dǎo)流裂縫模型時，先給縱向溝槽內(nèi)放置與其長度相同的金屬薄片，然后給縱向溝槽與金屬薄片間的空隙中填充60～70目的石英砂。

優(yōu)選地，利用環(huán)氧樹脂膠封裝橫向溝槽前，先給橫向溝槽的上方封蓋金屬片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：通過本發(fā)明的致密油藏水平井多級分段壓裂物理模型的制作方法獲得的致密油藏水平井分段壓裂物理模型，進(jìn)行的彈性開采和CO₂吞吐實(shí)驗(yàn)，均很好地模擬了各個過程中的壓力分布規(guī)律，能夠較好地指導(dǎo)致密油藏水平井分段壓裂后的滲流特征認(rèn)識和開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律，為研究致密油藏水平井分段壓裂、CO₂吞吐提供了技術(shù)手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中平板模型的水平井制作示意圖；

圖2是本發(fā)明中平板模型的壓裂裂縫制作示意圖；

圖3是華北油田致密油藏水平井分段壓裂的井網(wǎng)形態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明中高裂縫密度(3條縫)的水平井壓裂模型示意圖；

圖5是本發(fā)明中中裂縫密度(2條縫)的水平井壓裂模型示意圖；

圖6是本發(fā)明中低裂縫密度(1條縫)的水平井壓裂模型示意圖；

圖7是本發(fā)明中致密巖心水平井壓裂模型彈性開采的壓力分布圖；

圖8是本發(fā)明中致密巖心水平井壓裂模型CO₂吞吐中“吞”過程壓力分 布圖；

圖9是本發(fā)明中致密巖心水平井壓裂模型CO₂吞吐中“吐”過程壓力分布圖。

主要附圖標(biāo)記說明：

1-橫向溝槽，2-縱向溝槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一種致密油藏水平井多級分段壓裂物理模型的制作方法，包括如下步驟：

步驟1，選取露頭巖心；

步驟2，對步驟1中的露頭巖心的表面進(jìn)行清洗；

步驟3，將步驟2中清洗好的露頭巖心運(yùn)用巖心切割機(jī)切割制作成平板模型；

步驟4，運(yùn)用線切割器在步驟3中制作的平板模型的邊線處切割出橫向溝槽1(參見圖1)，橫向溝槽1內(nèi)嵌有帶孔眼的金屬管線(圖中未示出)，金屬管線的孔眼模擬水平井的射孔條件；

步驟5，運(yùn)用線切割器在步驟4中的平板模型的中間位置切割出至少一條縱向溝槽2(參見圖2)，縱向溝槽2與橫向溝槽1連通；以及

步驟6，利用環(huán)氧樹脂膠封裝橫向溝槽1來模擬水平井模型，給縱向溝槽2內(nèi)填充石英砂來模擬壓裂裂縫模型。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，在步驟1中，根據(jù)目標(biāo)油藏條件篩選與目標(biāo)油藏 的地質(zhì)特征相近的露頭巖心。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，在選取露頭巖心時，先對備選的巖心樣品鉆取巖心柱若干，并測定該若干巖心柱的巖心孔隙度、滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，挑選出與目標(biāo)油藏巖心性質(zhì)相近的巖心柱對應(yīng)的巖心樣品作為露頭巖心。也就是說，本實(shí)施例提供一種優(yōu)選的選取露頭巖心的方法，比如備選若干陜北長6儲層的致密砂巖露頭樣品(簡稱巖心樣品)，分別鉆取巖心柱若干，然后運(yùn)用甲苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑清洗巖心柱。作為一種優(yōu)選實(shí)施例，將巖心柱在100℃以上的恒溫箱中持續(xù)24小時后再冷卻處理，待巖心柱冷卻后再測定其巖心孔隙度、滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)挑選出與目標(biāo)油藏巖心性質(zhì)相近的巖心柱，與巖心柱對應(yīng)的致密砂巖露頭樣品作為制作模型的露頭巖心。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，在步驟3中，平板模型的尺寸為40cm×40cm×2.7cm。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，在制作完平板模型后運(yùn)用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，并高溫烘干晾涼。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，平板模型的邊線1cm處切割橫向溝槽1，橫向溝槽1的直徑為1cm，橫向溝槽1的長度為40cm。

在上述方案中，當(dāng)需要模擬有限導(dǎo)流裂縫模型時，給縱向溝槽2內(nèi)直接填充不同目數(shù)的石英砂；當(dāng)需要模擬無限導(dǎo)流裂縫模型時，先給縱向溝槽2內(nèi)放置與其長度相同的金屬薄片，然后給縱向溝槽2與金屬薄片間的空隙中填充60～70目的石英砂。

根據(jù)現(xiàn)有的對致密油藏水平井多級分段壓裂的研究結(jié)果，根據(jù)油藏實(shí)際情況，水平井分段壓裂裂縫可分為有限導(dǎo)流裂縫和無限導(dǎo)流裂縫。其中，在本實(shí)施例中，運(yùn)用上述在縱向溝槽2內(nèi)直接填充石英砂來模擬有限導(dǎo)流裂縫模型。或在縱向溝槽2內(nèi)插入金屬薄片后填充60～70目的石英砂的方法來模擬無限導(dǎo)流裂縫模型。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，利用環(huán)氧樹脂膠封裝橫向溝槽1前，先給橫向溝槽1的上方封蓋金屬片。封蓋金屬片的目的就是隔離溝槽與上部環(huán)氧樹脂， 防止環(huán)氧樹脂進(jìn)入溝槽，污染水平井段。

需要說明的是，在實(shí)踐中，比如華北油田致密油藏水平井分段壓裂的井網(wǎng)形態(tài)10如圖3所示，在水平井102沿程分布著不同段數(shù)的壓裂裂縫102。制作模型時，需要進(jìn)行多級壓裂裂縫的模擬設(shè)計(jì)，同時，由于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶缀纬叽缗c實(shí)驗(yàn)需要，在一個模型上不能直接模擬整個井網(wǎng)。因此，在整個井網(wǎng)上選擇了部分區(qū)域作為模擬對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖3中標(biāo)注區(qū)域就是模型的模擬單元12。

如圖4至圖6所示，根據(jù)目標(biāo)油藏水平井分段壓裂的實(shí)施情況，結(jié)合相似準(zhǔn)則，運(yùn)用上述水平井和壓裂裂縫制作方法，來模擬單位長度水平井段對應(yīng)的不同壓裂段數(shù)或裂縫密度條件的平井多級分段壓裂物理模型。其中圖4為低裂縫密度(1條縫)的水平井壓裂模型示意圖，圖5為中裂縫密度(2條縫)的水平井壓裂模型示意圖，圖6為高裂縫密度(3條縫)的水平井壓裂模型示意圖。

在為致密油藏水平井分段壓裂物理模擬提供上述物理模型的情況下，在結(jié)合模型上分布的不同測壓點(diǎn)，即可研究在水平井分段壓裂條件下的滲流機(jī)理，以及注氣改善開發(fā)效果的方法。

以下以某油田油藏條件為例，油藏溫度為65℃，原始地層壓力為18MPa，模擬油藏彈性開采過程中及CO₂吞吐過程中的壓力分布規(guī)律(參見圖7至圖9)。

從圖7至圖9中可以看出，圖7為2條裂縫條件下的致密巖心水平井多級分段壓裂彈性開采過程中的壓力分布圖。顯然，彈性開采結(jié)束后，水平井段和裂縫的較近區(qū)域存在一定的低壓區(qū)，在遠(yuǎn)端的壓力降落情況較小。

圖8為CO₂吞入過程中壓力的分布情況。在CO₂注入后，在水平井段和裂縫較近的區(qū)域，壓力升高情況明顯。其中，在水平井跟端附近的壓力上升情況要明顯好于趾端和模型遠(yuǎn)端情況。

圖9為CO₂吐過程中的壓力分布情況。顯然，CO₂吐出后，水平井和裂縫較近區(qū)域的壓力降落將大，遠(yuǎn)端區(qū)域壓力較高。

運(yùn)用上述物理模型制作方法獲得的致密油藏水平井分段壓裂物理模型， 進(jìn)行的彈性開采和CO₂吞吐實(shí)驗(yàn)，均很好地模擬了各個過程中的壓力分布規(guī)律，能夠較好地指導(dǎo)致密油藏水平井分段壓裂后的滲流特征認(rèn)識和開發(fā)指標(biāo)變化規(guī)律，為研究致密油藏水平井分段壓裂、CO₂吞吐提供了技術(shù)手段。

前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。