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文档序号:19641813发布日期:2020-01-07 13:12
层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样及其制备五星体育与五星体育

本发明涉及人造压裂试样领域,具体地涉及一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育,并且涉及一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。



背景技术:

页岩气储层在沉积过程中发育层理、微裂缝等弱面,上述弱面影响着水力压裂裂缝的扩展方向。根据四川盆地龙潭组复杂煤系页岩的层理发育特征、矿物组分和岩石力学性质,在实验室制备人造压裂试样进行真三轴水力压裂物理模拟实验,是认识页岩储层,模拟页岩力学特征,高效开发页岩油气的重要手段。目前实验室制备岩心采用水泥和石英砂按比例混合浇铸,这种五星体育制备的压裂试样具有较好的均质各向同性特征,但是,这种人造压裂试样并不能模拟出页岩层理、微裂缝等特征,并不适合于模拟具有微裂缝、多层理的页岩岩心。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育,以制备能够模拟层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

为了实现上述目的,本发明一方面提供一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育,其中,所述制备五星体育包括:

步骤一,将水泥和石英砂充分混合;

步骤二,在水泥和石英砂的混合物中加入尺寸较小的a型碎纸片、尺寸较大的b型碎纸片和水,然后混合均匀;

步骤三,在所述模具置入步骤二制备的混合物和多个层叠间隔的隔板;

步骤四,待所述混合物候凝第一预定时间后,将所述隔板抽出,待所述混合物干燥第二预定时间后而形成层理发育页岩人造岩心。

可选择的,所述隔板的厚度为1mm-2mm。

可选择的,所述隔板与所述模具的底部的夹角为80度-90度。

可选择的,所述隔板的宽度等于所述模具的内腔的宽度,所述隔板的高度大于所述模具的内腔的高度,在步骤三中,所述隔板抵压到所述模具的板。

可选择的,在步骤三中,首先在所述模具中插入多个所述隔板,然后在所述模具中注入所述混合物。

可选择的,所述模具包括两个彼此相对的侧板,所述侧板上设置有容纳所述隔板插入的限位槽。

可选择的,所述模具包括两个彼此相对的端板,所述端板和所述侧板可拆卸地连接,所述端板和所述侧板插接于所述底板上,所述制备五星体育还包括步骤五:拆卸所述端板和所述侧板,以取出所述层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

可选择的,所述水泥和所述石英砂的质量比为2:3-3:2。

可选择的,所述水泥为复合硅酸盐水泥,所述石英砂的粒度为40目-80目。

可选择的,所述a型碎纸片的长度为5mm-8mm,宽度为3mm-5mm,所述b型碎纸片的长度为10mm-20mm,宽度为5mm-10mm。

可选择的,所述a型碎纸片和所述b型碎纸片由70g的a4打印纸或80g的a4打印纸裁剪制成。

可选择的,所述a型碎纸片与水泥和石英砂混合物的质量比为0.1%-0.2%,所述b型碎纸片水泥和石英砂混合物的质量比为0.05%-0.1%,所述水与水泥和石英砂混合物的质量比为18%-20%。

可选择的,在步骤一中,使用石英砂搅拌机将水泥和石英砂搅拌10分钟-15分钟。

可选择的,所述第一预定时间为60分钟-120分钟,所述第二预定时间为15天-20天。

另外,本发明还提供了一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样,其中,所述层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样通过以上方案所述的层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育制成。

通过上述技术方案,在水泥和石英砂的混合物中加入a型碎纸片、b型碎纸片和水,然后混合均匀,模拟任意产状的天然裂缝;在未凝固的制备材料中插入隔板,抽出隔板后相邻的层可以胶合在一起而形成层理结构,从而制成层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

附图说明

图1是本发明实施方式所述的模具与隔板的结构示意图;

图2是本发明实施方式所述的侧板的结构示意图;

图3是本发明实施方式所述的端板的结构示意图;

图4是本发明实施方式所述的底板的结构示意图;

图5是本发明实施方式所述的层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

附图标记说明

1模具2隔板

3层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样

11侧板12端板

13限位槽14底板

15卡钩16插口

31a型裂缝32b型裂缝

33层理

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

本发明提供了一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育,其中,所述制备五星体育包括:

步骤一,将水泥和石英砂充分混合;

步骤二,在水泥和石英砂的混合物中加入尺寸较小的a型碎纸片、尺寸较大的b型碎纸片和水,然后混合均匀;

步骤三,在所述模具1置入步骤二制备的混合物和多个层叠间隔的隔板2;

步骤四,待所述混合物候凝第一预定时间后,将所述隔板2抽出,待所述混合物干燥第二预定时间后而形成层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

水泥和石英砂可以构成页岩的主要结构成分,两种碎纸片可以在最终成型的人造岩心中模拟不同尺寸的裂缝,特别的,本方案意在制备具有微裂缝、多层理的页岩压裂试样,在模具1底部注入混合物(包括水泥、石英砂、碎纸片、水)和隔板2(,使得未凝固的混合物被隔板分隔为多层,在所述混合物候凝第一预定时间后,从所述混合物中抽出隔板2,使得多层的未完全凝固的混合物可以在一定程度上胶合在一起,通过继续干燥第二预定时间,可以形成具有微裂缝、多层理的层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样。

可选择的,所述隔板2的厚度为1mm-2mm。隔板2的厚度决定了相邻的两层混合物之间距离,可以影响相邻的两层混合物的胶合强度,可选择的,隔板2的厚度为1mm-2mm,当然,隔板2也可以选择更小的厚度,优选的,隔板2的厚度为1mm。隔板2为表面光滑的板件,并且由不与混合物发生反应的材料制成,例如,钢板、塑料板等。

可选择的,所述隔板2与所述模具1的底部的夹角为80度-90度。通过设置隔板2与模具1的底部(底板14)间的角度,可以使得形成的层理与模具1底部具有一定的角度,便于后续的实验操作。多个隔板2可以彼此平行,也可以分别与模具1的底部形成不同的角度。

其中,所述隔板2的宽度等于所述模具1的内腔的宽度,所述隔板2的高度大于所述模具1的内腔的高度,在步骤三中,所述隔板2抵压到所述模具1的底板14。参考图1所示,模具1可以为六面体,例如,立方体,其顶部开口,可以允许注入水泥、石英砂等的混合物,并允许隔板2从开口处插入,其底部为底板14,其可以承载混合物及隔板2。其中,隔板2的宽度等于模具1的内部腔体的宽度,从而可以将其中的混合物完全分隔开,并且隔板2的高度大于模具1内部腔体的高度,其上端可以从模具1中凸出,即可以完全地分隔多层的混合物,又便于从模具1中抽出。

其中,所述模具1内部腔体的尺寸可以为300mmx300mmx300mm或400mmx400mmx400mm,相应的,可以制备尺寸300mmx300mmx300mm或400mmx400mmx400mm的人造岩心。

根据本发明的一种实施方式,在步骤三中,首先在所述模具1中插入多个所述隔板2,然后在所述模具1中注入所述混合物。在模具1中将多个隔板2以预定的间隔、角度固定后,再在隔板2之间、隔板2与模具1之间注入所述混合物,使得混合物暂时地被分隔为多层结构。在其他实施方式中,可以先在模具1的底部注入一定量的所述混合物,然后以预定的间隔、角度插入隔板2,即通过底部的所述混合物来稳定隔板2,再在模具1中注入所述混合物,使得混合物充满模具1,同样可以使得隔板2将所述混合物分隔为多层。

进一步的,所述模具1包括两个彼此相对的侧板11,所述侧板11上设置有容纳所述隔板2插入的限位槽13。限位槽13可以容纳隔板2的两个边缘在其中滑动,即限定隔板2相对于模具1底部的角度以及相邻隔板2的间隔,避免隔板2插入时相对于目标位置发生移动,造成角度不准确。另外,参考图2所示,侧板11上可以设置多组角度不同、间隔不同的限位槽13,从而可以选择以不同角度、不同间隔插入隔板2,即以不同角度、不同间隔来分隔注入模具1中的混合物。此外,底板14上也可以设置限位槽13,同样可以对隔板2进行定位。

进一步的,所述模具1包括两个彼此相对的端板12,所述端板12和所述侧板11可拆卸地连接,所述端板12和所述侧板11插接于所述底板14上,所述制备五星体育还包括步骤五:拆卸所述端板12和所述侧板11,以取出所述层理发育页岩人造岩心。图2、图3和图4分别示出了侧板11、端板12及底板14的结构,侧板11和端板12以可拆卸的方式围成框形结构,并且侧板11和端板12可以可拆卸的插接到底板14上,从而,在模具1中的混合物凝固成型后,可以方便地将侧板11和端板12从底板14上拆卸下来,便于将人造岩心取出。

具体的,侧板11和端板12的下边缘设置有凸出的插接部,底板14上设置有对应于所述插接部的插孔,从而允许侧板11和端板12沿垂直于底板14的方向或者说竖直方向插接到底板14上;侧板11的侧部设置有插口16,端板12的侧边缘设置有凸出的、对应于插口的卡钩15,卡钩15包括横向的延伸部分以及从延伸部分的上侧向上凸出的钩部,卡钩15插入所述插口16后,可以通过上侧的钩部止挡在侧板11上,防止侧板11与端板12脱离。在其他实施方式中,也可以在侧板11上设置卡钩15,并在端板12上设置插口16。

其中,所述水泥和所述石英砂的质量比为2:3-3:2。通过选择水泥与石英砂的比例,可以制备不同成分类型的人造岩心。

可选择的,所述水泥为复合硅酸盐水泥,所述石英砂的粒度为40目-80目。水泥为复合硅酸盐水泥,例如,pc.pc32.5r。石英砂的粒度为40目-80目,例如,40目、45目、50目、70目、80目等。

具体的,所述a型碎纸片的长度为5mm-8mm,宽度为3mm-5mm,所述b型碎纸片的长度为10mm-20mm,宽度为5mm-10mm。a型碎纸片和b型碎纸片可以由同种的纸片裁剪制成,具有不同的尺寸,以模拟不同尺寸的裂缝。

进一步的,所述a型碎纸片和所述b型碎纸片由70g的a4打印纸或80g的a4打印纸裁剪制成。所述a型碎纸片和所述b型碎纸片由打印纸制成,例如,70g的a4打印纸或80g的a4打印纸,即单张重量约为70g或80g的a4打印纸。

另外,所述a型碎纸片与水泥和石英砂混合物的质量比为0.1%-0.2%,所述b型碎纸片水泥和石英砂混合物的质量比为0.05%-0.1%,所述水与水泥和石英砂混合物的质量比为18%-20%。

其中,在步骤一中,使用石英砂搅拌机将水泥和石英砂搅拌10分钟-15分钟。石英砂搅拌机要以用于硬度较大的石英砂的搅拌混合,搅拌时间为10分钟-15分钟(10、11、12、13、14、15分钟等),以使得水泥和石英砂充分混合。

另外,所述第一预定时间为60-120分钟,所述第二预定时间为15天-20天。第一预定时间为加入模具1中的混合物的初步凝固时间,其对隔板2抽出后相邻的两层混合物的胶合有着明显的影响,通过调节第一预定时间的长短,可以调节相邻的两层混合物的胶合强度,即层理处的胶合强度。第二预定时间为混合物充分干燥凝固所需要的时间。

另外,本发明还提供了一种层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样,其中,所述层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样通过以上方案所述的层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样制备五星体育。图5所示为制备的层理与天然裂缝耦合的页岩压裂试样,其中,形成有a型裂缝31、b型裂缝32以及层理33。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变形和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

再多了解一些
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