CN209400451U - 水力压裂裂缝形态的确定*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水力压裂裂缝形态的确定***，该***包括：核磁共振仪器、真空密封室。其中，真空密封室，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。核磁共振仪器，用于检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。运用本***，通过核磁共振仪器检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，核磁共振成像结果中显示含白油的区域，代表压裂后岩石试样中宏观裂缝和/或微裂缝的位置，从而获得压裂后试样形成的裂缝形态，为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
Description
技术领域
本申请涉及油气田开发中的水力压裂增产技术，尤其涉及一种水力压裂裂缝形态的确定***。
背景技术
水力压裂改造技术是实现非常规油气田经济高效开采的重要技术手段。水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来。最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。
近年来随着非常规油气资源成为全球油气生产的重要组成部分，有必要对不同地质条件和应力条件下压裂施工产生的裂缝进行机理性研究。在实验室条件下，水力压裂模拟实验可以模拟油田水力压裂过程，岩石试样经过水力压裂模拟实验后产生宏观裂缝和微裂隙。对裂缝形态进行精确的描述对于充分认识压裂改造效果尤为重要。
目前，实验室内确定压裂裂缝形态的方法主要采用声发射监测、CT扫描等方法。其中，现有方法一中，通过声波到时识别声波数据进行分析，对有效声发射信号进行震源机制分析及聚类分析，获得张性裂缝和剪切裂缝空间分布规律。现有方法二中，通过CT扫描仪和原位加压装置，根据实时的压力数据、不同压力下对应的轴向压缩量以及对应的三维数据图像，对受试样品的裂缝发育形态进行检测。可见，现有技术均不能精确描述水力压裂裂缝的空间形态，且不能展现压裂形成的微裂隙。同时，对于尺寸较大的岩石试样，由于当前检测仪器尺寸的限制，现有技术也不能够对其进行压裂后裂缝形态分析。
实用新型内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种水力压裂裂缝形态的确定***及方法，用来精确定位压裂后岩石试样的裂缝形态，从而为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
因此，第一方面，本申请实施例提供一种水力压裂裂缝形态的确定***，包括：
核磁共振仪器、真空密封室；其中，
所述真空密封室，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和；
所述核磁共振仪器，用于检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述真空密封室，包括：真空泵、密封室及油泵；
所述真空泵与所述密封室通过气管连通，所述油泵与所述密封室通过油管连通；
所述真空泵，用于将所述密封室抽成真空状态；
所述油泵，用于向被抽成真空状态的密封室内注入白油。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述真空密封室，还包括：第一阀门；
所述第一阀门设置在所述密封室上，并与所述气管连接；
所述真空泵通过所述第一阀门与所述密封室连接。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述真空密封室，还包括：第二阀门；
所述第二阀门设置在所述密封室上，并与所述油管连接；
所述油泵通过所述第二阀门与所述密封室连接。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述真空泵，包括：真空表；
所述真空表安装在所述第一阀门上端；
所述真空表，用于显示所述密封室内的气压。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述油泵，包括：油压表；
所述油压表安装在所述第二阀门上端；
所述油压表，用于显示向被抽成真空状态的密封室内注入白油时的油压。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述核磁共振仪器，包括：核磁共振谱仪、磁体及探头；其中，
所述核磁共振谱仪与所述磁体电连接；
所述探头安装在所述磁体面向所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样一侧；
所述磁体及探头，用于产生核磁共振检测信号，以检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样，获得相应的核磁共振回波信号，并发送给所述核磁共振谱仪；
所述核磁共振谱仪，用于接收所述核磁共振回波信号，以生成相应的核磁共振谱。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述磁体包括第一磁体和第二磁体；
所述第一磁体和所述第二磁体分别设置于所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样两侧。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述探头的数量为多个，并且对称安装在所述第一磁体和所述第二磁体面向所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的一侧。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述***中，所述***，还包括：计算机；
所述计算机与所述核磁共振谱仪连接，以获取所述核磁共振谱，并生成所述核磁共振谱对应的图像。
第二方面，本申请实施例提供一种水力压裂裂缝形态的确定方法，包括：
将压裂后岩石试样置于真空密封室内；
向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和；
将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测，以获得所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述方法中，所述真空密封室，包括：真空泵、密封室及油泵；
所述将压裂后岩石试样置于真空密封室内之前，还包括：
利用真空泵将所述密封室抽成真空状态，以得到所述真空密封室。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述方法中，所述向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和，具体包括：
利用油泵并按照预设的油压，向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述方法中，所述核磁共振器包括：核磁共振谱仪、磁体及探头；
所述将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测，以获得所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态，具体包括：
所述磁体及探头产生核磁共振检测信号，以检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样，获得相应的核磁共振回波信号，并发送给所述核磁共振谱仪；
所述核磁共振谱仪接收所述核磁共振回波信号，以生成相应的核磁共振谱。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的上述方法中，所述将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测之后，还包括：
计算机获取所述核磁共振谱，并生成所述核磁共振谱对应的图像。
本申请实施例提供的水力压裂裂缝形态的确定***及方法，该***包括：核磁共振仪器、真空密封室。其中，真空密封室，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。核磁共振仪器，用于检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。运用本***，通过核磁共振仪器检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，核磁共振成像结果中显示含白油的区域，代表压裂后岩石试样中宏观裂缝和/或微裂缝的位置，从而获得压裂后试样形成的裂缝形态，为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的水力压裂裂缝形态的确定***的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的水力压裂裂缝形态的确定***中真空密封室的结构示意图；
图3为本申请实施例二提供的水力压裂裂缝形态的确定***中核磁共振仪器的结构示意图；
图4为本申请实施例三提供的水力压裂裂缝形态的确定方法的流程示意图。
附图标记：
110-核磁共振仪器； 120-真空密封室； 130-计算机；
121-密封室； 122-真空泵； 123-油泵；
124-第一阀门； 125-第二阀门； 126-真空表；
127-油压表； 111-核磁共振谱仪； 112-磁体；
113-探头； 114-第一磁体； 115-第二磁体。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了方便说明，放大或者缩小了不同层和区域的尺寸，所以图中所示大小和比例并不一定代表实际尺寸，也不反映尺寸的比例关系。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的水力压裂裂缝形态的确定***的结构示意图，如图1所示，该***包括：
核磁共振仪器110、真空密封室120。其中，
真空密封室120，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。
核磁共振仪器110，用于检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。
具体地，真空密封室120可以是被真空泵抽成真空状态的密封室，也可以是通过其它方法能使之形成真空状态的密封室，通过以一定压力向真空密封室120注入白油，可以使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。核磁共振仪器110可以使上述被白油完全饱和的压裂后岩石试样中的白油产生核磁共振，并可以回收核磁共振回波信号，以检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态，在此只做说明，不做限定。
实际应用中，在进行试验之前，需要对采集到的岩石试样进行水力压裂物理模拟实验，以得到压裂后岩石试样。所述岩石试样尺寸可以为80mm×80mm×100mm的长方体。然后将压裂后岩石试样放置于真空密封室120中，以一定压力(例如2MPa，持续30分钟)向真空密封室120内注入白油，直至压裂后岩石试样被白油完全饱和，为了确保压裂后岩石试样被白油完全饱和，注入的白油中不能存在气泡，即保证压裂后岩石试样中所有的宏观裂缝和微裂缝中完全饱和白油。将饱和白油的压裂后岩石试样从真空密封室120内取出，擦干其表面，并将其放入核磁共振仪器110中，应用核磁共振成像技术检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样中白油的分布，从而表征出压裂后岩石试样中所有裂缝的位置与形态。
本实施例提供的水力压裂裂缝形态的确定***，包括：核磁共振仪器、真空密封室。其中，真空密封室，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。核磁共振仪器，用于检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。运用本***，通过核磁共振仪器检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，核磁共振成像结果中显示含白油的区域，代表压裂后岩石试样中宏观裂缝和/或微裂缝的位置，从而获得压裂后试样形成的裂缝形态，为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的水力压裂裂缝形态的确定***中真空密封室的结构示意图，在实施例一的基础上，真空密封室120，可以包括：真空泵122、密封室121及油泵123。
真空泵122与密封室121通过气管连通，油泵123与密封室121通过油管连通。
真空泵122，用于将密封室121抽成真空状态。
油泵123，用于向被抽成真空状态的密封室121内注入白油。
具体地，在将压裂后岩石试样放置于真空密封室120中之前，首先利用真空泵122将密封室121抽成真空状态，然后将压裂后岩石试样放入被抽成真空状态的密封室121中，再利用油泵123以一定压力(例如2MPa，持续30分钟)向密封室121内注入白油，以使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和。
一种优选的实施方式中，真空密封室120，还包括：第一阀门124。
第一阀门124设置在密封室121上，并与气管连接。
真空泵122通过第一阀门124与密封室121连接。
具体地，通过第一阀门124可以控制密封室121与真空泵122之间的连通和关闭。
一种优选的实施方式中，真空密封室120，还包括：第二阀门125。
第二阀门125设置在密封室121上，并与油管连接。
油泵123通过第二阀门与密封室121连接。
具体地，通过第二阀门125可以控制密封室121与油泵123之间的连通和关闭。
一种优选的实施方式中，真空泵122，包括：真空表126。
真空表126安装在第一阀门124上端。
真空表126，用于显示密封室121内的气压。
具体地，在利用真空泵122对密封室121抽真空的过程中，可以利用真空表126实时显示密封室121内的气压，当真空表126读数达到-0.1MPa时，可以关闭第一阀门124并停止真空泵122。
一种优选的实施方式中，油泵123，包括：油压表127。
油压表127安装在第二阀门125上端。
油压表127，用于显示向被抽成真空状态的密封室121内注入白油时的油压。
具体地，在利用油泵123向被抽成真空状态的密封室121内注入白油时，可以利用油压表127来显示注入油压，若当前注入油压不符合预设油压(例如2MPa)，可以及时调整油泵123的注入油压，以使油泵123以预设油压和预设时间向被抽成真空状态的密封室121内注入白油，当达到预设时间(持续30分钟)后，关闭第二阀门125并停止油泵123。
图3为本申请实施例二提供的水力压裂裂缝形态的确定***中核磁共振仪器的结构示意图，在实施例一的基础上，核磁共振仪器110，可以包括：核磁共振谱仪111、磁体112及探头113。其中，
核磁共振谱仪111与磁体112电连接。
探头113安装在磁体112面向被白油完全饱和的压裂后岩石试样一侧。
磁体112及探头113，用于产生核磁共振检测信号，以检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，获得相应的核磁共振回波信号，并发送给核磁共振谱仪111。
核磁共振谱仪111，用于接收核磁共振回波信号，以生成相应的核磁共振谱。
具体地，在获得被白油完全饱和的压裂后岩石试样后，将其放入核磁共振仪器110中，探头113安装在磁体112面向被白油完全饱和的压裂后岩石试样一侧，以使产生的核磁共振检测信号对被白油完全饱和的压裂后岩石试样进行检测，并获得相应的核磁共振回波信号，并发送给核磁共振谱仪111，核磁共振谱仪111根据接收的核磁共振回波信号，生成相应的核磁共振谱。
一种优选的实施方式中，如图3所示，磁体112包括第一磁体114和第二磁体115。
第一磁体114和第二磁体115分别设置于被白油完全饱和的压裂后岩石试样两侧。
探头113的数量为多个，并且对称安装在第一磁体114和第二磁体115面向被白油完全饱和的压裂后岩石试样的一侧。
本实施方式中，通过第一磁体114和第二磁体115以及多个探头113形成的核磁共振区域可以将被白油完全饱和的压裂后岩石试样覆盖，使检测结果更加准确，并且可以根据实际情况改变第一磁体114和第二磁体115的尺寸和探头113的数量，以对不同尺寸的被白油完全饱和的压裂后岩石试样进行检测。
一种优选的优选的实施方式中，如图3所示，该***中还包括：计算机130。
计算机130与核磁共振谱仪111连接，以获取核磁共振谱，并生成核磁共振谱对应的图像。
本实施例提供的水力压裂裂缝形态的确定***中，真空密封室，包括：真空泵、密封室、油泵、第一阀门及第二阀门。其中，真空泵包括真空表。油泵包括油压表。核磁共振仪器包括：核磁共振谱仪、磁体及探头。运用本***，通过核磁共振仪器更加准确地检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，更加准确的核磁共振成像结果中显示含白油的区域，代表压裂后岩石试样中宏观裂缝和/或微裂缝的位置，从而获得更加准确的压裂后试样形成的裂缝形态，为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
实施例三
图4为本申请实施例三提供的水力压裂裂缝形态的确定方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括：
步骤401、将压裂后岩石试样置于真空密封室内。
步骤402、向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和。
步骤403、将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测，以获得所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。
优选地，所述真空密封室，包括：真空泵、密封室及油泵。
相应地，在上述步骤401将压裂后岩石试样置于真空密封室内之前，还包括：
步骤400、利用真空泵将所述密封室抽成真空状态，以得到所述真空密封室。
优选地，上述步骤402向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和，具体包括：
利用油泵并按照预设的油压，向所述真空密封室内注入白油，以使放置其中的所述压裂后岩石试样被白油完全饱和。
优选地，上述核磁共振器包括：核磁共振谱仪、磁体及探头。
相应地，上述步骤403将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测，以获得所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态，具体包括：
磁体及探头产生核磁共振检测信号，以检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，获得相应的核磁共振回波信号，并发送给核磁共振谱仪。
核磁共振谱仪接收所述核磁共振回波信号，以生成相应的核磁共振谱。
优选地，上述步骤403中将所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测之后，还包括：
计算机获取核磁共振谱，并生成核磁共振谱对应的图像。
本实施例提供的水力压裂裂缝形态的确定方法，将压裂后岩石试样置于真空密封室内，向真空密封室内注入白油，以使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和，将被白油完全饱和的压裂后岩石试样放入核磁共振仪器中进行检测，以获得被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。本方案中，通过核磁共振仪器检测被白油完全饱和的压裂后岩石试样，核磁共振成像结果中显示含白油的区域，代表压裂后岩石试样中宏观裂缝和/或微裂缝的位置，从而可以获得压裂后试样形成的裂缝形态，为研究水力压裂裂缝扩展机理和定量评价水力压裂裂缝复杂程度奠定了基础。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种水力压裂裂缝形态的确定***，其特征在于，包括：
核磁共振仪器、真空密封室；其中，
所述真空密封室，用于使放置其中的压裂后岩石试样被白油完全饱和；
所述核磁共振仪器，用于检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的裂缝形态。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述真空密封室，包括：真空泵、密封室及油泵；
所述真空泵与所述密封室通过气管连通，所述油泵与所述密封室通过油管连通；
所述真空泵，用于将所述密封室抽成真空状态；
所述油泵，用于向被抽成真空状态的密封室内注入白油。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述真空密封室，还包括：第一阀门；
所述第一阀门设置在所述密封室上，并与所述气管连接；
所述真空泵通过所述第一阀门与所述密封室连接。
4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述真空密封室，还包括：第二阀门；
所述第二阀门设置在所述密封室上，并与所述油管连接；
所述油泵通过所述第二阀门与所述密封室连接。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述真空泵，包括：真空表；
所述真空表安装在所述第一阀门上端；
所述真空表，用于显示所述密封室内的气压。
6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述油泵，包括：油压表；
所述油压表安装在所述第二阀门上端；
所述油压表，用于显示向被抽成真空状态的密封室内注入白油时的油压。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述核磁共振仪器，包括：核磁共振谱仪、磁体及探头；其中，
所述核磁共振谱仪与所述磁体电连接；
所述探头安装在所述磁体面向所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样一侧；
所述磁体及探头，用于产生核磁共振检测信号，以检测所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样，获得相应的核磁共振回波信号，并发送给所述核磁共振谱仪；
所述核磁共振谱仪，用于接收所述核磁共振回波信号，以生成相应的核磁共振谱。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述磁体包括第一磁体和第二磁体；
所述第一磁体和所述第二磁体分别设置于所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样两侧。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述探头的数量为多个，并且对称安装在所述第一磁体和所述第二磁体面向所述被白油完全饱和的压裂后岩石试样的一侧。
10.根据权利要求7-9任一项所述的***，其特征在于，所述***，还包括：计算机；
所述计算机与所述核磁共振谱仪连接，以获取所述核磁共振谱，并生成所述核磁共振谱对应的图像。
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| CN201821687515.3U CN209400451U (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 水力压裂裂缝形态的确定*** |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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