CN105626027B - 一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法 - Google Patents
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Abstract
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***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。
Description
技术领域
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
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。
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和水力压裂施工的成功率，直接影响后续煤岩气藏的开采速率和经济效益。目前人们正积极寻求表征近井筒裂缝的转向扩展力学机理和支撑剂的运移规律，但大多偏离实际，对现场作业指导意义不大。而且大多通过数值模拟进行计算分析，模拟结果的准确性缺乏实验验证；还有一些人采用混凝土制备人造试件进行模拟，但是这种试件具有均质性，与天然裂缝及割理发育的煤岩在力学性质上存在显著差异，无法准确模拟水力裂缝在近井筒附近与天然弱面的干扰作用，也无法真实模拟定向井压裂在近井筒的裂缝扩展形态和支撑剂分布规律。因此，急需开发一种煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法。
申请公布号为CN104060976A的发明专利公开了一种对不同井型射孔井筒分段水力压裂的物理模拟方法，包括以下步骤：加工模拟井筒，并在井筒壁上布置射孔孔眼；将模拟井筒预制到人造岩芯试件中，利用真三轴水力压裂***进行水力压裂物理模拟实验；观察模拟井筒井壁上的射孔孔眼处的水力裂缝扩展形态。该技术方案采用混凝土制备均质性人造岩芯，其力学性质与天然岩芯存在很大差异，而且压裂液中未加砂，因此模拟到的水力压裂裂缝的扩展形态不符合实际情况。
申请公布号为CN102279131A的发明专利公开了一种煤层水力压裂模拟实验方法，包括以下步骤：根据所要模拟地层中煤岩的天然裂缝形态特征，选取煤岩材料加工成块体；选择包裹层对块体外部进行浇筑，形成模拟试件；制备压裂液；利用真三轴水力压裂***对模拟试件进行压裂实验，得到水力裂缝形态和压裂液波及区的图像信息。该技术方案为煤岩直井的压裂物理模拟实验，压裂液中未加砂，而且煤岩与包裹层直接接触，这将导致煤岩遇到包裹层中的水使煤岩膨胀，从而使模拟结果不准确。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供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***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。
选取的作为模拟实验的煤岩材料应与地下实际煤岩的特征相接近，通常选取浅层煤矿开采出的未受风化的煤岩。
煤岩的弱面包括层理面、端割理、面割理和天然裂缝等不连续间断面。煤岩的弱面发育特征主要体现在弱面产状与储层地应力方向的空间关系。煤岩的层理面与水平面平行或近似平行；煤岩的面割理和端割理与层理面垂直或陡交。端割理发育在两条面割理之间，天然裂缝随机发育，这些发育的弱面在空间上交割成立体网状，将煤岩切割成一系列的斜方形基质块。
优选的是，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。
在上述任一方案中优选的是，所述煤岩块体为正方体形状，其边长为300mm。
在上述任一方案中优选的是，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。
在上述任一方案中优选的是，所述定向井模拟井筒的外径为16-18mm、内径为10-12mm。
在上述任一方案中优选的是，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。倾斜段模拟井筒的长度根据定向井斜度的不同而变化。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤三中，包裹层为砂浆，其厚度为50-70mm。煤岩较脆，容易破裂，在加载围压的过程中，会损坏煤岩，导致无法平稳地施加围压，从而影响模拟结果。包裹层的材料应选择与所有材料性质相近的物质，以防止材料性质差异过大而造成结果偏差。采用包裹层对煤岩块体进行均匀浇筑，然后放置15-20天，自然风干，此时包裹层的强度较高且均匀。
在浇筑包裹层前，采用隔水层对煤岩块体进行均匀包覆，防止煤岩块体与包裹层中的液体直接接触。若煤岩块体与液体接触，则导致煤岩块体膨胀，进而影响模拟结果。隔水层可选择铝箔、塑料薄膜等材料。
在上述任一方案中优选的是，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。
在上述任一方案中优选的是，所述煤岩压裂物模试件为正方体形状，其边长为400-440mm。
在上述任一方案中优选的是，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。
在上述任一方案中优选的是，所述倾斜支撑板包括底座、倾斜垫板和支撑垫板。
在上述任一方案中优选的是，所述倾斜垫板的倾斜角等于模拟地层定向井井眼的井斜角。
在上述任一方案中优选的是，所述定向井模拟井眼的初始端为以煤岩压裂物模试件钻取表面的中心点为圆心、以辅助水平段模拟井筒的长度为半径的圆周上的任一点。
定向井模拟井眼初始端位置的选取非常关键，不能像直井压裂的模拟实验那样将模拟井眼的初始端选取在物模试件表面的中心位置。
本发明选取的定向井模拟井眼的初始端，能够确保裸眼段位于煤岩压裂物模试件的中心位置，这样可获得足够的水力裂缝扩展区域，使裂缝扩展更充分，更符合实际情况，同时有助于对比模拟结果，减小误差，使模拟结果更真实可靠。若裸眼段偏离煤岩压裂物模试件的中心位置，则水力裂缝得不到充分扩展，短时间内便扩展到煤岩块体与包裹层的交界面，误差较大，模拟结果失真，不符合实际压裂情况。
由于在钻取定向井模拟井眼的过程中，定向井模拟井筒容易发热，导致模拟井筒受损，因此需要采用多次钻取的方式，每钻取一小段距离后需卸下模拟井筒，待模拟井筒冷却后继续钻取。可采用自然冷却的方式冷却模拟井筒，也可将其放入水中冷却，但是冷却后需将模拟井筒擦干后再使用，以防止煤岩块体遇到水后发生膨胀变形或水沿着煤岩弱面漏失影响煤岩性质。
在上述任一方案中优选的是，所述定向井模拟井眼的直径为19-21mm。
在上述任一方案中优选的是，所述定向井模拟井眼的下端预留裸眼段，其长度为30-50mm。
在上述任一方案中优选的是，所述裸眼段的中心位于所述煤岩压裂物模试件的中心位置。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤四中，水平槽的长度为50mm、深度为19-21mm。
在上述任一方案中优选的是，所述水平槽内放置辅助水平段模拟井筒，其一端与辅助垂直段模拟井筒的下端连通，另一端与定向井模拟井眼的初始端连通。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤四中，使用AB硅胶将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内，粘固时间为8-10h。为保证模拟实验中均匀施加围压，填充在水平槽内的AB硅胶必须与煤岩压裂物模试件的钻取表面平齐。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤五中，在进行煤岩定向井加砂压裂物理模拟实验前，需要将含有支撑剂的压裂液灌满定向井模拟井筒和裸眼段，是为了排走定向井模拟井筒和裸眼段内的空气，从而避免在压裂过程中造成过度憋压现象。
压裂液由水、瓜胶、荧光粉和支撑剂组成，荧光粉和支撑剂均带有颜色，与煤岩块体的颜色明显区分开。荧光粉作为示踪剂用于观测水力裂缝的起裂和扩展形态。煤岩压裂后，支撑剂分布在裂缝内，通过支撑剂的分布能够得到支撑剂在裂缝内的运移特征。
压裂实验采用中国石油大学自主开发的大尺寸真三轴水力压裂***，该***包括伺服增压***、液压稳压源、声发射仪、油水分离器和真三轴岩芯试验架。辅助垂直段模拟井筒上端的井口采用螺纹密封接口，该接口通过管线与油水分离器的压裂液进出口连通。液压稳压源向物模试件的三个空间方向施加压力，用于模拟三向地应力，三向地应力的取值不同，各个方向的地应力均在0-30MPa的范围内。伺服增压***控制油水分离器，并将压裂液注入定向井模拟井筒内。为垂向地应力，为水平最大地应力，为水平最小地应力。
本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，操作简单，准确性高，符合实际压裂情况，与人造物模试件相比，能够更准确地模拟真实煤岩储层的割理、天然裂缝和水力裂缝等岩石物理性质。由于煤岩较脆且容易破碎，裂缝发育，强度较低，因此通过在煤岩外部浇筑包裹层来提高强度。此外在煤岩与包裹层之间添加隔水层，以避免煤岩与水直接接触导致煤岩膨胀，确保模拟结果真实可靠。该物理模拟方法为现场煤岩定向井压裂提供了基础数据和理论参考，也为表征水力裂缝在近井筒的转向扩展过程和支撑剂的运移分布特征奠定了基础。
附图说明
图1为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的一优选实施例的工艺流程图；
图2为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的图1所示实施例的煤岩压裂物模试件的结构示意图；
图3为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的图1所示实施例的定向井模拟井筒的结构示意图；
图4为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的图1所示实施例的用于钻取定向井模拟井眼的倾斜支撑板的结构示意图；
图5为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的图1所示实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的三维水力裂缝形态示意图，其中井斜角为60º，方位角为15º。
图6为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的另一优选实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的水力裂缝形态示意图，其中井斜角为45º，方位角为30º。
图7为按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的另一优选实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的水力裂缝形态示意图，其中井斜角为30º，方位角为0º。
图中标注说明：
1-煤岩压裂物模试件，11-煤岩块体，12-隔水层，13-包裹层，14-层理面，15-端割理，16-面割理，17-定向井模拟井筒，18-裸眼段；
171-辅助垂直段模拟井筒，172-辅助水平段模拟井筒，173-倾斜段模拟井筒；
2-倾斜支撑板，21-底座，22-支撑垫板，23-倾斜垫板，24-倾斜角；
3-钻取表面，4-定向井模拟井眼，5-井斜角，6-主水力裂缝面，7-次级水力裂缝面。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
如图1所示，按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的一实施例，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***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。
选取的作为模拟实验的煤岩材料与地下实际煤岩的特征相接近，本实施例选取浅层煤矿开采出的未受风化的煤岩。图2为制得的煤岩压裂物模试件1，其包括煤岩块体11、隔水层12、包裹层13、定向井模拟井筒17和裸眼段18。煤岩的弱面包括层理面14、端割理15、面割理16和天然裂缝等不连续间断面。煤岩的层理面与水平面平行或近似平行；煤岩的面割理和端割理与层理面垂直或陡交。端割理发育在两条面割理之间，天然裂缝随机发育，这些发育的弱面在空间上交割成立体网状，将煤岩切割成一系列的斜方形基质块。
所述步骤一中，将煤岩材料加工成煤岩块体11的过程中，层理面14、端割理15和面割理16与煤岩块体11表面平行。所述煤岩块体11为正方体形状，其边长为300mm。
所述步骤二中，定向井模拟井筒17包括依次连通的辅助垂直段模拟井筒171、辅助水平段模拟井筒172和倾斜段模拟井筒173，其结构如图3所示。所述定向井模拟井筒的外径为18mm、内径为12mm。所述辅助垂直段模拟井筒的长度为25mm，所述辅助水平段模拟井筒的长度为50mm。本实施例的井斜角为60º、方位角为15º，倾斜段模拟井筒的长度根据定向井斜度而定。
所述步骤三中，包裹层为砂浆，其厚度为50mm。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。最终制得的煤岩压裂物模试件为正方体形状，其边长为400mm。采用包裹层对煤岩块体进行均匀浇筑，然后放置20天，自然风干，此时包裹层的强度较高且均匀。在浇筑包裹层前，采用隔水层对煤岩块体进行均匀包覆，防止煤岩块体与包裹层中的液体直接接触。本实施例选择铝箔作为隔水层。
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5制备倾斜支撑板2；将煤岩压裂物模试件1放置在倾斜支撑板2上；在煤岩压裂物模试件1的钻取表面3上沿着与水平面垂直的方向钻取定向井模拟井眼4。
如图4所示，所述倾斜支撑板2包括底座21、支撑垫板22和倾斜垫板23，所述倾斜垫板23的倾斜角24等于模拟地层定向井井眼的井斜角5。所述定向井模拟井眼的初始端为以煤岩压裂物模试件钻取表面的中心点为圆心、以辅助水平段模拟井筒的长度为半径的圆周上的任一点。本实施例选取的定向井模拟井眼的初始端，能够确保裸眼段位于煤岩压裂物模试件的中心位置，这样可获得足够的水力裂缝扩展区域，使裂缝扩展更充分，更符合实际情况，同时有助于对比模拟结果，减小误差，使模拟结果更真实可靠。
由于在钻取定向井模拟井眼的过程中，定向井模拟井筒容易发热，导致模拟井筒受损，因此需要采用多次钻取的方式，每钻取一小段距离后需卸下模拟井筒，待模拟井筒冷却后继续钻取。可采用自然冷却的方式冷却模拟井筒，也可将其放入水中冷却，但是冷却后需将模拟井筒擦干后再使用，以防止煤岩块体遇到水后发生膨胀变形或水沿着煤岩弱面漏失影响煤岩性质。
所述定向井模拟井眼的直径为21mm，在其下端预留长度为30mm裸眼段，裸眼段的中心位于煤岩压裂物模试件的中心位置。所述水平槽的长度为50mm、深度为21mm，水平槽内放置辅助水平段模拟井筒，其一端与辅助垂直段模拟井筒的下端连通，另一端与定向井模拟井眼的初始端连通。
所述步骤四中，使用AB硅胶将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内，粘固时间为10h。为保证模拟实验中均匀施加围压，填充在水平槽内的AB硅胶必须与煤岩压裂物模试件的钻取表面平齐。
所述步骤五中，在进行煤岩定向井加砂压裂物理模拟实验前，将含有支撑剂的压裂液灌满定向井模拟井筒和裸眼段。压裂液由水、瓜胶、荧光粉和支撑剂组成，荧光粉和支撑剂均带有颜色，与煤岩块体的颜色明显区分开。荧光粉作为示踪剂用于观测水力裂缝的起裂和扩展形态。煤岩压裂后，支撑剂分布在裂缝内，通过支撑剂的分布能够得到支撑剂在裂缝内的运移特征。
压裂实验采用中国石油大学自主开发的大尺寸真三轴水力压裂***，该***包括伺服增压***、液压稳压源、声发射仪、油水分离器和真三轴岩芯试验架。辅助垂直段模拟井筒上端的井口采用螺纹密封接口，该接口通过管线与油水分离器的压裂液进出口连通。液压稳压源向物模试件的三个空间方向施加压力，用于模拟三向地应力，三向地应力的取值不同，各个方向的地应力均在0-30MPa的范围内。伺服增压***控制油水分离器，并将压裂液注入定向井模拟井筒内。为垂向地应力，为水平最大地应力，为水平最小地应力。本实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的三维水力裂缝形态如图5所示，从图中可观测到裂缝形态，其中包括主水力裂缝面6和次级水力裂缝面7。
本实施例的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，操作简单，准确性高，符合实际压裂情况，与人造物模试件相比，能够更准确地模拟真实煤岩储层的割理、天然裂缝和水力裂缝等岩石物理性质。由于煤岩较脆且容易破碎，裂缝发育，强度较低，因此通过在煤岩外部浇筑包裹层来提高强度。此外在煤岩与包裹层之间添加隔水层，以避免煤岩与水直接接触导致煤岩膨胀，确保模拟结果真实可靠。该物理模拟方法为现场煤岩定向井压裂提供了基础数据和理论参考，也为表征水力裂缝在近井筒的转向扩展过程和支撑剂的运移分布特征奠定了基础。
实施例二：
按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的另一实施例，其工艺流程、原理和有益效果等均与实施例一相同，不同的是：所述定向井模拟井筒的外径为16mm、内径为10mm；所述辅助垂直段模拟井筒的长度为15mm；所述包裹层的厚度为70mm，最终制得的煤岩压裂物模试件的边长为440mm；所述定向井模拟井眼的直径为19mm，在其下端预留长度为50mm的裸眼段，裸眼段的中心位于煤岩压裂物模试件的中心位置；所述水平槽的长度为50mm、深度为19mm；使用AB硅胶将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内，粘固时间为8h；井斜角为45º、方位角为30º，倾斜段模拟井筒的长度根据定向井斜度而定。本实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的三维水力裂缝形态如图6所示。
实施例三：
按照本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法的另一实施例，其工艺流程、原理和有益效果等均与实施例一相同，不同的是：所述定向井模拟井筒的外径为17mm、内径为11mm；所述辅助垂直段模拟井筒的长度为20mm；所述包裹层的厚度为60mm，最终制得的煤岩压裂物模试件的边长为420mm；所述定向井模拟井眼的直径为20mm，在其下端预留长度为40mm的裸眼段，裸眼段的中心位于煤岩压裂物模试件的中心位置；所述水平槽的长度为50mm、深度为20mm；使用AB硅胶将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内，粘固时间为9h；井斜角为30º、方位角为0º，倾斜段模拟井筒的长度根据定向井斜度而定。本实施例的煤岩压裂物模试件压裂后的三维水力裂缝形态如图7所示。
本领域技术人员不难理解，本发明的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。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。
Claims (19)
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***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，所述真三轴水力压裂***包括伺服增压***、液压稳压源、声发射仪、油水分离器和真三轴岩芯试验架；
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。
11.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述倾斜支撑板包括底座、倾斜垫板和支撑垫板。
12.如权利要求11所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述倾斜垫板的倾斜角等于模拟地层定向井井眼的井斜角。
13.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的初始端为以煤岩压裂物模试件钻取表面的中心点为圆心、以辅助水平段模拟井筒的长度为半径的圆周上的任一点。
14.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的直径为19-21mm。
15.如权利要求10所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述定向井模拟井眼的下端预留裸眼段，其长度为30-50mm。
16.如权利要求15所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述裸眼段的中心位于所述煤岩压裂物模试件的中心位置。
17.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，水平槽的长度为50mm、深度为19-21mm。
18.如权利要求17所述的煤岩定向井加砂压裂的物理模拟方法，其特征在于：所述水平槽内放置辅助水平段模拟井筒，其一端与辅助垂直段模拟井筒的下端连通，另一端与定向井模拟井眼的初始端连通。
19.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，使用AB硅胶将定向井模拟井筒粘固在定向井模拟井眼和水平槽内，粘固时间为8-10h。
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