[發明專利]一種儲層裂縫開啟壓力、開啟次序及注水壓力預測方法

有效

• 申請號: 201610008043.3
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105672971B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 汪必峰;劉敬壽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/20;E21B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種儲層裂縫開啟壓力、開啟次序及注水壓力預測方法，實現的步驟如下：

第一步， 確定裂縫形成時期、建立工區地質力學模型；

結合工區資料，確定研究區裂縫的形成時期，確定裂縫形成時期的方法應包括以下方法之一：結合工區構造演化、構造應力場演化，分析斷層的活動性、活動強度，評價構造演化各個時期的強度，確定裂縫形成時期；通過裂縫充填物分析確定裂縫形成時期；通過裂縫切割關系確定裂縫形成時期；通過巖石聲發射確定裂縫形成時期；通過裂縫產狀在垂向地層中的演變規律確定裂縫形成時期；然后通過巖石力學實驗獲得巖石靜態力學參數，或通過測井解釋求得巖石動態力學參數，結合工區地質構造建立工區地質力學模型；

第二步， 不同組系裂縫現今產狀預測；

古應力場的定向主要依據巖心裂縫、薄片裂縫的觀測結果以及成像測井資料，并結合區域活動斷裂的產狀，斷裂的力學性質，地震資料中的褶皺、提取的地震屬性以及薄片顯微小構造確定主應力的方向；采用聲發射法、數學解析、等效古應力方法確定古應力場大小，依據恢復的古構造圖以及巖石力學參數建立研究區古地質-力學模型，對研究區的古應力場數值模擬，結合巖石破裂準則預測裂縫不同組系的產狀；結合巖石力學層不同時期的空間變化特征，分析不同組系的裂縫形成后的演化規律；

第三步， 現今應力場數值模擬、主應力垂向梯度反演；

采用多種方法對研究區現今地應力方位進行判斷，并通過測井、壓裂資料以及物理實驗計算關鍵井現今地應力的數值，在此基礎上，通過確定巖石力學參數并建立有限元模型，對研究區現今地應力場進行了數值模擬；得到不同節點的現今地應力分布；因為不同巖石力學層頂底面主應力垂向梯度不一致，結合工區巖石力學層分布規律，采用巖石力學層頂底面尋點法求取不同節點的主應力垂向梯度；

第四步， 裂縫開啟壓力-開啟次序預測；

依據油田勘探開發實踐，建立工區裂縫開啟壓力預測數學模型，數學模型應包含與裂縫的開啟壓力密切相關的幾個因素-裂縫的性質與產狀、巖石力學參數、孔隙壓力、節點對應的現今地應力大小、方向以及應力梯度地質信息；

第五步， 裂縫性儲層破裂壓力及注水壓力確定；

根據工區儲層的特點，選取適用于非滲透性巖石破裂壓力的H-W公式或適用于高滲透性巖石破裂壓力的H-F公式或者適用于低孔低滲儲層破裂壓力計算模型；將已知層位的破裂壓力大小作為優化反演的約束條件，綜合節點主應力模擬結果、巖石破裂壓力、孔隙壓力，通過不斷地反演擬合使模擬值與實測值最為接近，得到最優擬合結果；

上式中，σ_h、σ_H分別為最小、最大主應力，MPa；σ_t為巖石單軸抗拉強度，MPa；p_o為孔隙壓力，MPa；Z_E為孔隙彈性常數，無因次；O_c為 巖石觸點孔隙度，％；

結合不同節點的實際埋深，依據下面公式計算地下儲層的實際破裂壓力P_t：

P_t＝P_b+ρ_wgH

在臨界儲層破裂壓力的條件下，裂縫能夠得到充分開啟，針對不同的構造位置，采用不同的注水壓力。

2.根據權利要求1所述的一種儲層裂縫開啟壓力、開啟次序及注水壓力預測方法，其特征在于：

所述的巖石力學層頂底面尋點法求取不同節點的主應力垂向梯度，原理如下：根據研究區的小層對比圖，對于巖石力學層內部的井點A，首先分別在巖石力學層的頂底面確定節點A的兩個垂向投影點A₁、A₂，在此基礎上，在A₁、A₂所在的巖石力學層面上尋找離其最近的節點B、C，則對應的節點A的主應力垂向梯度為：

上式中，σ_hB、σ_HB分別為節點B最小、最大主應力，MPa；σ_hC、σ_HC分別為節點C最小、最大主應力，MPa；f_σ1和f_σ3分別為現今最大和最小主應力梯度，MPa/km；Z_B、Z_C分別為節點B、C的埋深，km；求取層內不同節點的f_σ1、f_σ3后，擬合每個巖石力學層內不同深度的節點對應的埋深Z與f_σ1、f_σ3，得到擬合關系式：

上式中，f_σ1和f_σ3分別為現今最大和最小主應力梯度，MPa/km；Z為節點的對應埋深，km；q₁、q₃、p₁、p₃為擬合系數，無量綱，依據巖石力學層頂底面節點的Z坐標，求取不同巖石力學層頂底面的f_σ1和f_σ3。