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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105626027A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201510977233.1(22)申请日2015.12.23(71)申请人中国石油大学(北京)地址102200北京市昌平区府学路18号(72)发明人侯冰谭鹏金衍陈勉卢运虎林伯韬熊振宇郭小锋(74)专利代理机构北京驰纳智财知识产权代理事务所(普通合伙)11367代理人孙海波(51)Int.Cl.E21B43/267(2006.01)E21B49/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法(57)摘要本发明涉及一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,步骤如下:根据模拟地层中煤岩的弱面发育特征选取煤岩材料,并将其加工成煤岩块体;根据模拟地层定向井井眼的井斜角制备定向井模拟井筒;采用隔水层对煤岩块体进行包覆,同时选择包裹层对包覆了隔水层的煤岩块体进行外部浇筑,形成煤岩压裂物模试件;在煤岩压裂物模试件上钻取定向井模拟井眼和水平槽,并粘固定向井模拟井筒;制备含有支撑剂的压裂液,在定向井模拟井筒内充满该压裂液;采用真三轴水力压裂系统对煤岩压裂物模试件进行模拟实验;观测水力裂缝在近井筒的转向扩展形态和支撑剂的运移分布特征。本发明的物理模拟方法操作简单,准确性高,符合实际水力压裂情况。CN105626027ACN105626027A权利要求书1/1页1.一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其按照先后顺序包括以下步骤:步骤一:分析所要模拟地层中煤岩的弱面发育特征,根据分析结果选取煤岩材料,并将煤岩材料加工成煤岩块体;步骤二:根据模拟地层定向井井眼的井斜角制备定向井模拟井筒;步骤三:采用隔水层对煤岩块体进行包覆,同时选择包裹层对包覆了隔水层的煤岩块体进行外部浇筑,形成煤岩压裂物模试件;步骤四:待包裹层固结后,在煤岩压裂物模试件上钻取定向井模拟井眼,同时根据模拟地层的方位角在煤岩压裂物模试件上钻取水平槽,将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内;步骤五:制备含有支撑剂和示踪剂的压裂液,在定向井模拟井筒内充满该压裂液;步骤六:采用真三轴水力压裂系统对充满压裂液的煤岩压裂物模试件进行煤岩定向井加砂压裂物理模拟实验;步骤七:观测煤岩定向井加砂压裂过程中水力裂缝在近井筒的转向扩展形态和支撑剂的运移分布特征。2.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述步骤一中,将煤岩材料加工成煤岩块体的过程中,层理面、端割理和面割理与煤岩块体表面平行。3.如权利要求2所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述煤岩块体为正方体形状,其边长为300mm。4.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述步骤二中,定向井模拟井筒包括依次连通的辅助垂直段模拟井筒、辅助水平段模拟井筒和倾斜段模拟井筒。5.如权利要求4所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述定向井模拟井筒的外径为16-18mm、内径为10-12mm。6.如权利要求4所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述辅助垂直段模拟井筒的长度为15-25mm,所述辅助水平段模拟井筒的长度为50mm。7.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述步骤三中,包裹层为砂浆,其厚度为50-70mm。8.如权利要求7所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述砂浆由石英砂、水泥、粘土和石膏粉按照4:4:1:1的体积比混合而成。9.如权利要求7所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述煤岩压裂物模试件为正方体形状,其边长为400-440mm。10.如权利要求1所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法,其特征在于:所述步骤四中,在煤岩压裂物模试件上钻取定向井模拟井眼的方法为,根据模拟地层定向井井眼的井斜角制备倾斜支撑板;将煤岩压裂物模试件放置在倾斜支撑板上;在煤岩压裂物模试件的钻取表面上沿着与水平面垂直的方向钻取定向井模拟井眼。2CN105626027A说明书1/7页一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法技术领域[0001]本发明属于煤岩气藏开发技术领域,具体涉及一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法。背景技术[0002]我国的煤岩气藏资源丰富、分布范围广、开采潜力巨大。煤岩具有低孔隙度和低渗透率的特点,若要高效开发此类非常规煤岩气藏,则需要大规模采用水力压裂技术才能获得工业气流。为了增加煤岩气藏的泄气面积,减小气运移阻力,通常采用定向井压裂开采,从而提高煤岩气体的采收率,获得更高的经济产量。[0003]在定向井压裂过程中,近井筒裂缝的转向扩展形态和支撑剂的运移分布特征关系到水力裂缝的有效率