本发明涉及油田开发，特别是涉及到一种压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统及方法。
背景技术：
1、随着油田开发工作的不断进行，低渗透油藏普遍出现水井“注不进”，油井“采不出”的问题，常用的物理、化学增注和周期注水等技术难以从根本上解决低渗透油藏的注入问题。压驱技术是将水力压裂设备与注水开发相结合，通过高压高速注入，较短时间内提高油藏压力、改善渗流能力，实现提高油井产能及油藏采收率的新技术。压驱产生裂缝的几何形态是影响压驱结果的主要因素之一，不同的缝长、缝宽及裂缝复杂程度能够不同程度的提高岩石的渗流能力。不同于常规压裂采用高粘度压裂液产生双翼型裂缝，压驱技术以清水为注入介质，注入液滤失程度高，更容易形成微裂缝，对压驱裂缝的观测精度要求更高，目前对压驱裂缝的展布形态尚无明确的认识。
2、从实验检测技术方面来看，目前对于水力压裂裂缝的观测方法主要有四种：(1)注入加入化学试剂的压裂液，通过剖切岩石样品观察裂缝延伸形态。这一方法多用于裂缝的定性描述，难以对裂缝进行定量分析；(2)采集岩石样品内微裂纹产生或传播时发出的超声波，记录产生声发射的计数和频率，显示岩石样品破裂的数量和强度。该技术能够反映裂纹的萌生、扩展和合并过程，但不能将岩石的断裂特征进行三维空间的可视化；(3)岩石样品表面裂缝通过扫描电镜等手段观测，但无法获得岩石样品内部信息；(4)利用ct扫描技术对岩石样品进行扫描，重构裂缝形态。这一方法能够实现岩石样品内部裂缝三维空间的定量表征，但是由于ct扫描分辨率和扫描所获得的视域呈反比关系，在ct扫描分辨率提高的同时，样品尺寸就需要相应的缩小。目前工业ct无法对直径100mm岩石样品中宽度小于0.1mm的裂缝进行成像，而水力压裂试验中约86％的裂缝宽度小于0.1mm。因此，工业ct对于直径100mm岩石水力压裂试验中绝大多数的裂缝无法进行有效观测，丢失了实际存在的大量裂缝信息。另一方面，上述这些方法在样品成缝后，由于压力解除，裂缝已经趋于闭合状态，虽然有的以染色剂进行示踪、或者进一步获得图像，但裂缝的宽度及其随延伸方向的变化信息难以获取。
3、因此，当前岩石水力压裂试验裂缝的观测方法不能满足压驱裂缝三维表征的需求。
4、在申请号：cn202111234389.2的中国专利申请中，涉及到一种表征裂缝向基质深度增能的实验装置及方法，包括：第一岩心夹持器，具有用于容置基质岩心的第一岩心腔，基质岩心的入口端与第一岩心夹持器之间形成模拟裂缝；能量供应装置，与第一岩心夹持器连接，并能向模拟裂缝供应能量流体；监测系统，包括：压力监测单元，与第一岩心夹持器连接，用于监测基质岩心的多个不同位置处的压力；流量监测单元，连接于第一岩心夹持器和能量供应装置之间，用于计量流入基质岩心的能量流体的流量；成像系统，设于第一岩心夹持器的外部，用于获取基质岩心的内部图像。该发明能实现定量研究基质岩心内部的能量增加范围及幅度，解决了现有技术无法对基质内部的能量增加范围及幅度进行表征的问题。
5、在申请号：cn202210544234.7的中国专利申请中，涉及到一种低渗透油藏压驱注水物理模拟测试系统和方法。其技术方案是：驱替泵的输出端分别连接第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器，且出口与气瓶和真空泵连接在一起，并通过管线连接到第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和第三岩心夹持器，输出端通过气体流量计和液体流量计连接到回收容器；有益效果是：通过控制围压实现了对压驱岩心所形成的裂缝结构复杂程度的调控，其中，岩心压驱形成裂缝所需轴压随围压增大而增大，岩心压驱形成裂缝时缝网复杂程度随围压减小而增加，更好的实现了对压驱过程中演化出的缝网结构的物理模拟；实现了对现场压驱过程中低渗储层演化形成规律的模拟。
6、在申请号：cn201410244772.x的中国专利申请中，涉及到高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法，所述装置包括驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统和流体分析系统，驱替系统包括注入泵(20)、配样器(21)、真空泵(22)、高温高压反应釜和高压驱替泵(23)，地层渗流模拟系统包括岩心夹片(26)、回压阀(27)、回压泵(28)、节流阀(17)和多功能烘箱(35)，微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜(24)、计算机(34)和绝热可视窗(25)。该发明的有益效果是：能够表征复杂油气藏开采过程中驱替过程的平面渗流特征及驱油机理，实现对渗流过程的连续动态微观可视化观测，为地下油气藏微观渗流机理认识和油气藏动态储量的预测提供基础。
7、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种能够模拟压驱致裂成缝、并保持成缝后状态，适用于观察岩石样品压驱后基质孔隙结构、微观尺度裂缝三维展布特征的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统及方法。
2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，该压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统包括岩心夹持器、中间容器和注入泵，该岩心夹持器内部设有套筒，加工好的岩石样品置于该套筒内，该中间容器连接于该岩心夹持器，内部装有液体，该注入泵连接于该中间容器，用以将该中间容器中的液体泵入到该岩心夹持器中，以进行压驱裂缝微观尺度定量表征实验。
3、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
4、该岩心夹持器设有顶盖与该岩心夹持器的高压釜腔体以螺纹形式相连，为保持密封在该顶盖内部配有环形密封圈，该顶盖中心位置设置有向该岩心夹持器内凸出的通孔，该通孔连有高压管线可插入岩石样品的钻孔中。
5、将岩石样品加工为圆柱状柱塞，在柱塞的轴心沿轴向钻孔，将钻孔后的岩心柱塞放置于内径略大于柱塞直径、长度与柱塞等长的该套筒内，将该套筒外缘涂抹少许硅脂，放置于该岩心夹持器中。
6、该压驱裂缝微观尺度定量表征系统还包括压力传感器，该压力传感器连接于该岩心夹持器，检测该岩心夹持器的进口压力。
7、该压驱裂缝微观尺度定量表征系统还包括控制机，该控制机连接于该注入泵，设置该注入泵注入参数，以便对该岩心夹持器内的注入压力、注入流量进行控制。
8、该控制机连接于该压力传感器，接收该压力传感器传输过来的压力数据，记录该中间容器中的液体注入该岩心夹持器时的压力变化。
9、该中间容器包括并联连接的第一容器和第二容器，该第一容器中装有流体1，该第二容器中装有流体2，该第二容器外部设有加温和温控装置，以便对该第二容器中的流体2进行加热。
10、本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：压驱裂缝微观尺度定量表征方法，该压驱裂缝微观尺度定量表征方法采用了压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，包括：
11、步骤1，进行岩石样品的制备；
12、步骤2，将制备好的岩石样品进行压驱致裂模拟；
13、步骤3，保持裂缝张开；
14、步骤4，进行裂缝定型；
15、步骤5，进行裂缝定位；
16、步骤6，进行裂缝微米尺度定量表征。
17、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
18、在步骤1，在露头岩石样品上钻取圆柱状柱塞样品，并沿柱塞轴向钻孔。
19、在步骤1，柱塞样品尺寸为2.5或3.8cm，长度为5-10cm；钻孔的深度为柱塞长度的1/2。
20、在步骤2，将钻孔后的柱塞样品放入岩心夹持器中，向岩心夹持器内泵入流体1，并用压力传感器同时检测岩心夹持器的进口压力，记录注入过程中的压力变化，直至泵压曲线出现明显降落，说明岩石样品发生破裂。
21、在步骤2，为了充分模拟压驱现场清水注入条件并有效防止岩石样品中黏土矿物膨胀，泵入的流体1为密度1.0142g/cm3，黏度0.9987mpa·s的氯化钾溶液。
22、在步骤3，保持注入压力不变，泵入流体2，并用压力传感器同时检测岩心夹持器的进口压力，直至注入压力稳定。
23、在步骤3，泵入的流体2为加热至65℃的环氧树脂溶液，并在环氧树脂中提前加入甲基蓝染色剂。
24、在步骤4，保持岩心夹持器进、出口端压力不变，将岩心夹持器放入烘箱中，加热至95℃，保持t1时间。
25、在步骤5，将岩石样品进行全岩心微米ct扫描，获取裂缝发育的空间位置，结合肉眼观测，在岩石样品上标记出裂缝发育的位置。
26、在步骤5，为有效识别岩石样品中主裂缝所在位置，全岩石样品微米ct扫描分辨率为10-50μm。
27、在步骤6，在标记的裂缝发育位置钻取圆柱状小柱塞样品，完成微米ct高分辨率扫描，获取岩石样品中微米尺度裂缝的展布特征。
28、在步骤6，小柱塞样品尺寸为2.5mm×5mm，缩小样品尺寸是为了在微米ct高分辨率扫描中有效获取岩石样品中微裂缝的展布特征。
29、该压驱裂缝微观尺度定量表征方法还包括，在步骤6之后，进行裂缝纳米尺度定量表征，将小柱塞样品在微米ct高分辨率扫描完成后进行切磨制样，通过扫描电镜技术手段，对压驱裂缝的形态、走向、复杂程度以及成缝机制进行观察、统计分析。
30、本发明中的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统及方法，涉及到油田压驱注水开发技术、储层岩心水力致裂物理模拟和裂缝定量表征等领域，具体地说是一种应用于油田压驱裂缝微观尺度定量表征的实验系统及方法。本发明填补当前对压驱裂缝微观尺度定量表征手段的缺乏，研究出一种针对压驱裂缝尺度小、微裂缝发育的特征，能够模拟压驱致裂成缝、并保持成缝后状态，适用于观察岩石样品压驱后基质孔隙结构、微观尺度裂缝三维展布特征的试验技术方法，为压驱增注机理和压力传导规律的研究提供技术方法。
31、本发明提出了基于压驱物理模拟试验、微米ct及扫描电镜等技术的压驱微观尺度裂缝的定量表征技术。该实验系统及能够填补当前对压驱裂缝微观尺度定量表征手段的缺乏，实现压驱裂缝多尺度，尤其是微纳米尺度的定量表征。解决由于压力卸载造成裂缝闭合导致裂缝的宽度及其随延伸方向的变化信息难以获取的难题。在保持裂缝原有形态的前提下，对压驱的主缝和微裂缝分别实现三维定量表征，最后通过图像处理，统计分析压驱裂缝的形态、走向及复杂程度。
1.压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统包括岩心夹持器、中间容器和注入泵，该岩心夹持器内部设有套筒，加工好的岩石样品置于该套筒内，该中间容器连接于该岩心夹持器，内部装有液体，该注入泵连接于该中间容器，用以将该中间容器中的液体泵入到该岩心夹持器中，以进行压驱裂缝微观尺度定量表征实验。
2.根据权利要求1所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该岩心夹持器设有顶盖与该岩心夹持器的高压釜腔体以螺纹形式相连，为保持密封在该顶盖内部配有环形密封圈，该顶盖中心位置设置有向该岩心夹持器内凸出的通孔，该通孔连有高压管线可插入岩石样品的钻孔中。
3.根据权利要求2所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，将岩石样品加工为圆柱状柱塞，在柱塞的轴心沿轴向钻孔，将钻孔后的岩心柱塞放置于内径略大于柱塞直径、长度与柱塞等长的该套筒内，将该套筒外缘涂抹少许硅脂，放置于该岩心夹持器中。
4.根据权利要求1所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该压驱裂缝微观尺度定量表征系统还包括压力传感器，该压力传感器连接于该岩心夹持器，检测该岩心夹持器的进口压力。
5.根据权利要求4所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该压驱裂缝微观尺度定量表征系统还包括控制机，该控制机连接于该注入泵，设置该注入泵注入参数，以便对该岩心夹持器内的注入压力、注入流量进行控制。
6.根据权利要求5所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该控制机连接于该压力传感器，接收该压力传感器传输过来的压力数据，记录该中间容器中的液体注入该岩心夹持器时的压力变化。
7.根据权利要求1所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，其特征在于，该中间容器包括并联连接的第一容器和第二容器，该第一容器中装有流体1，该第二容器中装有流体2，该第二容器外部设有加温和温控装置，以便对该第二容器中的流体2进行加热。
8.压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，该压驱裂缝微观尺度定量表征方法采用了权利要求1所述的压驱裂缝微观尺度定量表征实验系统，包括：
9.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤1，在露头岩石样品上钻取圆柱状柱塞样品，并沿柱塞轴向钻孔。
10.根据权利要求9所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤1，柱塞样品尺寸为2.5或3.8cm，长度为5-10cm；钻孔的深度为柱塞长度的1/2。
11.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤2，将钻孔后的柱塞样品放入岩心夹持器中，向岩心夹持器内泵入流体1，并用压力传感器同时检测岩心夹持器的进口压力，记录注入过程中的压力变化，直至泵压曲线出现明显降落，说明岩石样品发生破裂。
12.根据权利要求11所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤2，为了充分模拟压驱现场清水注入条件并有效防止岩石样品中黏土矿物膨胀，泵入的流体1为密度1.0142g/cm3，黏度0.9987mpa·s的氯化钾溶液。
13.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤3，保持注入压力不变，泵入流体2，并用压力传感器同时检测岩心夹持器的进口压力，直至注入压力稳定。
14.根据权利要求13所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤3，泵入的流体2为加热至65℃的环氧树脂溶液，并在环氧树脂中提前加入甲基蓝染色剂。
15.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤4，保持岩心夹持器进、出口端压力不变，将岩心夹持器放入烘箱中，加热至95℃，保持t 1时间。
16.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤5，将岩石样品进行全岩心微米ct扫描，获取裂缝发育的空间位置，结合肉眼观测，在岩石样品上标记出裂缝发育的位置。
17.根据权利要求16所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤5，为有效识别岩石样品中主裂缝所在位置，全岩石样品微米ct扫描分辨率为10-50μm。
18.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤6，在标记的裂缝发育位置钻取圆柱状小柱塞样品，完成微米ct高分辨率扫描，获取岩石样品中微米尺度裂缝的展布特征。
19.根据权利要求18所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，在步骤6，小柱塞样品尺寸为2.5mm×5mm，缩小样品尺寸是为了在微米ct高分辨率扫描中有效获取岩石样品中微裂缝的展布特征。
20.根据权利要求8所述的压驱裂缝微观尺度定量表征方法，其特征在于，该压驱裂缝微观尺度定量表征方法还包括，在步骤6之后，进行裂缝纳米尺度定量表征，将小柱塞样品在微米ct高分辨率扫描完成后进行切磨制样，通过扫描电镜技术手段，对压驱裂缝的形态、走向、复杂程度以及成缝机制进行观察、统计分析。
