岩样压裂缝走向的诱导装置及使用方法

本发明涉及模拟油气藏开采试验，尤其涉及一种岩样压裂缝走向的诱导装置及使用方法。

背景技术：

1、水力裂缝在油气藏高效开发领域一直发挥着重要作用，特别是裂缝走向、形态、复杂度等显著影响着压裂产能的评估。为了提高储层改造体积，构建压裂缝网络是强化油气开采的主要方法。

2、相比于压裂的工程试验，物理模拟试验是分析水力裂缝起裂和扩展的经济且有效的手段之一。与现场操作有所区别的是，小型物理模拟试验无需采用射孔弹或水力喷砂等方式预制裂缝。为此，目前室内试验常用的制作方法主要是基于水泥砂浆等材料制备的人工试样，具体包括：(1)浇筑过程中埋设铁片或纸片以表示裂缝；(2)设计试样预制裂缝模具，保证裂缝拼板之间的紧密性，再直接向模具中浇筑水泥砂浆等材料；(3)浇筑前注入可溶性固体，待模型材料定型后，将可溶性固体溶解出来以形成裂缝；(4)将可弯折材料从井筒端口伸入并与开孔处弯折伸出，待模型材料达到预设强度后将弯折材料抽拔。经过分析和使用，上述制备方法存在一定的局限性，如：(1)适用对象范围窄，仅限于浇筑试样；(2)裂缝的起裂点定位偏差较大，无法忽略浇筑沉降的影响；(3)裂缝角度和深度的控制能力差，精确性不足。考虑到人工试样与真实岩石的区别，相同试验条件下的试验结果将有所差异，试验结果可信度受到较大影响。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、鉴于此，本发明提供的一种岩样压裂缝走向的诱导装置及使用方法，其中岩样压裂缝走向的诱导装置能够根据水力压裂室内物理模拟试验的需求，定制压裂缝的起裂点位置和形状，保证压裂缝方向可控，形成压裂缝网，提高储层改造体积。

3、具体而言，包括以下的技术方案：

4、本发明第一方面的实施例，提供了一种岩样压裂缝走向的诱导装置，所述诱导装置包括：

5、承载主体模块，基础试样放置于所述承载主体模块内，所述基础试样的中心处设有中心钻孔，所述承载主体模块上设有通孔，所述通孔的轴线与所述中心钻孔的轴线重合；

6、裂缝定深模块，设置于所述承载主体模块的上方，所述裂缝定深模块用于给所述基础试样施加冲击力，用于在所述中心钻孔内形成所需深度的预制起裂点；

7、裂缝定位模块，包括定高组件和定角组件，所述定高组件设置于所述中心钻孔内，所述定角组件设置于所述承载主体模块和所述裂缝定深模块之间，所述定高组件与所述定角组件连接。

8、可选地，所述承载主体模块包括：

9、主体支撑块，所述主体支撑块上设有试样腔体，所述基础试样设置于所述试样腔体内，所述主体支撑块的上方设有转盘凹槽，所述通孔贯通所述转盘凹槽，所述通孔的轴线与所述中心钻孔的轴线重合；

10、卡槽，设置在所述主体支撑块的侧面，所述卡槽位于所述试样腔体的开口一侧；

11、固定卡板，用于固定所述基础试样，所述固定卡板与所述卡槽可拆卸连接。

12、可选地，所述裂缝定深模块包括：

13、导向通道，设置于所述主体支撑块的上方，所述导向通道的轴线与所述中心钻孔的轴线重合，所述导向通道的外周面上沿着轴线方向设有多个定高孔位，在所述定高孔位内插入定高插销，所述定高插销用于控制重力锤在所述导向通道内落下高度。

14、可选地，所述裂缝定深模块还包括：

15、定深击杆，设置于所述基础试样的中心钻孔内，所述定深击杆远离所述重力锤的一端设有冲头回收槽，所述冲头回收槽内设有磁铁，所述重力锤给所述定深击杆施加冲击力。

16、可选地，所述定深击杆上还设有斜度控制面和竖直段，所述第一冲头射出孔的下方依次设有所述斜度控制面和所述竖直段，所述斜度控制面和所述竖直段呈钝角设置，所述斜度控制面突出于所述冲头回收槽。

17、可选地，所述定角组件包括：

18、定角转盘，设置于所述转盘凹槽内，所述定角转盘的上表面与所述主体支撑块的上表面平齐，所述定角转盘上设有中心孔，所述中心孔的轴线与所述通孔的轴线重合，所述中心孔内设有凸台，所述凸台朝向所述中心孔的圆心方向凸起；

19、旋转卡槽，为弧形槽，所述旋转卡槽位于所述定角转盘上，多个所述旋转卡槽位于所述中心孔的外侧，所述旋转卡槽的弧形圆心与所述中心孔的圆心重合，所述旋转卡槽用于转动所述定角转盘；

20、卡位销钉，设置于所述定角转盘上；

21、其中，所述导向通道位于所述定角转盘上方，所述导向通道朝向所述定角转盘的一侧上设有销钉孔，所述销钉孔与所述卡位销钉匹配。

22、可选地，所述主体支撑块上设有定角刻度，所述定角刻度环绕所述转盘凹槽设置，所述定角组件还包括定角指示线，所述定角指示线设置于所述定角转盘上，所述定角指示线位于相邻的所述旋转卡槽之间，所述定角指示线指向所述凸台的中心处，同时所述定角指示线指向所述定角刻度。

23、可选地，所述定高组件包括：

24、中心导向杆，包括外螺纹段和工作段，所述外螺纹段上设有导向杆凹槽，所述导向杆凹槽与所述凸台相匹配，所述工作段远离所述外螺纹段的一端上设有冲头射出孔，所述中心导向杆的中心设有入射通道，所述入射通道与所述冲头射出孔连通，所述冲头射出孔内设有定制冲头，所述定制冲头朝向所述入射通道的一侧上设有磁铁，所述定深击杆设置于所述入射通道内，回收所述定制冲头时，所述冲头射出孔与所述冲头回收槽对齐，所述导向杆凹槽的中心线与所述冲头射出孔的中心线重合；

25、定高螺母，与所述中心导向杆通过外螺纹连接；

26、其中，所述中心导向杆位于所述中心钻孔内，并穿过所述定角转盘，所述定高螺母与所述定角转盘的上端面平齐。

27、本发明第二方面的实施例，提供了一种诱导岩样压裂缝走向装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

28、将基础试样放置于试样腔体内，使所述基础试样的中心钻孔轴线与通孔的轴线重合；

29、通过定高螺母调整所述冲头射出孔位于所述中心钻孔内的高度，通过定角转盘调整所述冲头射出孔在所述中心钻孔内的角度；

30、根据水力压裂诱导压裂缝走向的试验要求，选择不同的重力锤、定高孔位和定制冲头，并将所述定制冲头设置于所述冲头射出孔内，将定深击杆伸入入射通道内；

31、将导向通道固定在所述定角转盘上，并将定高插销从所述定高孔位内抽出，所述重力锤从导向通道内落下，冲击所述定深击杆，使所述定制冲头从所述冲头射出孔弹射出至所述中心钻孔的内部，形成预制起裂点。

32、可选地，所述使用方法包括以下步骤：

33、预制起裂点完成后，所述定深击杆的冲头回收槽与所述冲头射出孔对齐，回收所述定制冲头至所述冲头回收槽中，重新调整所述冲头射出孔的高度和角度，同时重新选取所述定制冲头和不同所述斜度控制面的所述定深击杆，进行后续预制起裂点的制备。

34、可选地，在天然岩样的中心轴线方向上钻取中心钻孔，获取基础试样放置于主体支撑块的试样腔体内，通过诱导岩样压裂缝走向的装置进行裂缝预制，以此制备定制的压裂缝起裂点。

35、本发明实施例提供的岩样压裂缝走向的诱导装置及使用方法，其中岩样压裂缝走向的诱导装置包括承载主体模块、裂缝定深模块和裂缝定位模块，通过承载主体模块的设置能够将基础试样放置其中，进行压裂缝的起裂点定制。通过裂缝定深模块和裂缝定位模块的设置，能够将基础试样根据水力压裂室内物理模拟试验的需要，在基础试样中心钻孔内部预制指定形状、高度、深度的起裂点，一方面实现多裂缝的点位布置，有助于获取复杂的压裂缝形态，这样的使后续预制裂缝更符合实际情况，能够提高水力压裂室内物理模拟试验的试验结果的准确性和可靠性，另一方面能够用于研究起裂点定位对破裂压力、邻缝干扰、应力阴影的影响。

36、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。