[發明專利]一種確定頁巖地層脆性指數的方法

有效

• 申請號: 201410273121.3
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN105277671B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 廖東良;路保平;吳海燕;王志戰;李新;張新華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

技術領域

本發明涉及頁巖油氣勘探開發技術領域，尤其涉及一種確定頁巖地層脆性指數的方法。

背景技術

頁巖地層通常滲透率非常低，需要通過大型壓裂方式進行壓裂，以增加頁巖地層的滲流能力。頁巖地層的可壓裂性能力大小通過頁巖地層的脆性指數來確定。現有技術中采用以下幾種方法確定頁巖地層的脆性指數。

Evans(1990年)把變形程度小于1％定義為脆性，大于5％定義為延性，其他為脆性-延性過渡。Ingram and Urai(1999年)用過度膠結與正常膠結的單軸抗壓強度比值來表示脆性指數，但是實際情況下巖石的膠結程度難以確定。Jarvie(2007年)用脆性礦物占總礦物中的比重來表示脆性指數，但是該方法計算的地層脆性指數偏低，計算公式為：

其中m為脆性礦物種類，n為總礦物種類。

此外，Dan Buller(2010年)在Javie基礎上對每種礦物增加一個系數，但并沒有給出該系數是如何得來的。

通常用相對巖石模量和相對泊松比的平均值來表示頁巖地層的脆性指數，Bill Grieser and Jim Bray(2007年)給出了該脆性指數的計算公式為：

其中楊氏模量脆性指數YM_BRI，泊松比脆性指數PR_BRI分別為：

其中YM為頁巖地層楊氏模量，PR為頁巖地層泊松比，下標min max分別表示該地質區域的最小值和最大值。

但是，該脆性指數與實際地層的脆性大小存在矛盾，而且楊氏模量和泊松比對頁巖地層的脆性影響作用并不一樣，因此這種方法確定的脆性指數也不夠準確。

因此，亟需一種能夠準確確定頁巖地層脆性指數的方法。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種確定頁巖地層脆性指數的方法，包括以下步驟：

根據地質區域內頁巖地層礦物構成情況確定綜合斷裂韌度；

確定包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最大斷裂韌度和最小斷裂韌度；

基于頁巖地層的綜合斷裂韌度，以及包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最大斷裂韌度和最小斷裂韌度得到頁巖地層脆性指數。

根據本發明的一個實施例，所述根據地質區域內頁巖地層礦物構成情況確定綜合斷裂韌度包括：

確定地質區域內頁巖地層中礦物成份及其質量含量；

將各種礦物成份的斷裂韌度做為加權系數對礦物成份的質量含量加權求和，得到所述綜合斷裂韌度。

根據本發明的一個實施例，所述綜合斷裂韌度用下式表示：

其中，temp為頁巖地層的綜合斷裂韌度，temp_i為第i種礦物的斷裂韌度，W_i為第i種礦物的質量含量，N為頁巖地層中礦物成份的總數。

根據本發明的一個實施例，所述頁巖地層脆性指數用下式表示：

其中，BRI為頁巖地層脆性指數，temp為綜合斷裂韌度，temp_max為包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最大斷裂韌度，temp_min為包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最小斷裂韌度。

根據本發明的一個實施例，根據全巖實驗法和ECS元素測井法確定所述頁巖地層中礦物成份及其質量含量。

根據本發明的一個實施例，所述包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最大斷裂韌度為：僅包括伊利石、蒙脫石或者綠泥石其中一種的頁巖地層的斷裂韌度。

根據本發明的一個實施例，所述包含單一種類礦物的頁巖地層對應的最小斷裂韌度為：僅包括石英的頁巖地層的斷裂韌度。

本發明帶來了以下有益效果。

(1)利用頁巖地層中每種礦物在相同條件下的斷裂韌性，結合頁巖地層中礦物含量計算出地層的綜合斷裂韌性，在頁巖地層中僅包含單一種類礦物的情況下，根據斷裂韌性的最大、最小值和綜合斷裂韌性來確定頁巖地層脆性指數。不僅考慮了礦物的影響，也考慮了每種礦物被壓開的難易強度，因此可以準確確定頁巖地層脆性指數。

(2)評價頁巖地層可壓性能力對選擇頁巖儲層壓裂段、降低壓裂開采成本、提高頁巖氣開發效率、提升頁巖氣采收率具有重要意義。脆性指數越大，說明地層越容易壓裂施工，壓裂后更容易形成壓裂網絡縫。壓裂的目的是使地層盡可能形成壓裂網絡縫。如果脆性指數大，則需要的壓裂成本就越低，壓裂網絡縫也不容易閉合，有利于提高生產時間和提高油氣產量。