[發(fā)明專利]一種巖心壓后裂縫復(fù)雜程度定量表征方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611184682.1
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106769463B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新;張永浩;姜黎明;李兵;劉鵬;方朝強(qiáng);吳迪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)測井有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N21/84
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 強(qiáng)宏超

本發(fā)明公開了一種巖心壓后裂縫復(fù)雜程度定量表征方法，對壓后的柱塞狀巖心壓后裂縫圖像提取每條裂縫的傾角和面積，計(jì)算壓后巖心的面縫率和裂縫傾角離散度，將二者歸一化之后取平均相加，得到巖心壓后裂縫復(fù)雜度，可以定量分析巖石在壓裂過程中形成縫網(wǎng)的能力，進(jìn)而評價(jià)儲層巖石可壓裂性，對油氣儲層的壓裂改造具有指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析方法，具體涉及一種巖心壓后裂縫復(fù)雜程度定量表征方法。

背景技術(shù)

對頁巖油氣、致密砂巖油氣等非常規(guī)油氣儲層，一般需對儲層進(jìn)行壓裂改造才能獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能。對儲層巖石進(jìn)行可壓裂性評價(jià)，進(jìn)行勘探開發(fā)目標(biāo)層段優(yōu)選和壓裂設(shè)計(jì)，可以大大降低勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

北美在頁巖氣開發(fā)中引入“脆性指數(shù)”的概念：脆性指數(shù)(Brittleness)表示儲層壓裂的難易程度，反映的是儲層壓裂后所形成裂縫的復(fù)雜程度。脆性指數(shù)較高的儲層壓裂時(shí)能迅速形成復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫，脆性指數(shù)低的儲層則容易形成簡單的雙翼型裂縫。脆性指數(shù)是當(dāng)前描述巖石可壓裂性的主流方法。但迄今為止，巖石脆性指數(shù)尚無統(tǒng)一的定義和度量方法，現(xiàn)有的各種脆性指數(shù)表征方法均不是直接描述“壓裂后所形成裂縫的復(fù)雜程度”，模型精度較低，應(yīng)用效果不佳。

郭天魁等人對全直徑巖心開展了模擬水力壓裂實(shí)驗(yàn)，對巖心壓后裂縫形態(tài)進(jìn)行了分析，用裂縫結(jié)構(gòu)面跡長分維值或面密度表征巖心壓后裂縫的復(fù)雜度。該方法未考慮裂縫形態(tài)，且較難重復(fù)和推廣。

對柱塞狀巖心開展(單軸或三軸)抗壓實(shí)驗(yàn)是分析巖石機(jī)械力學(xué)特性的常用方法，該方法施加軸向壓力將巖心壓裂，通過采集實(shí)驗(yàn)過程中的應(yīng)力和應(yīng)變可計(jì)算分析巖石力學(xué)性質(zhì)。巖心抗壓實(shí)驗(yàn)易于開展，在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，對柱塞狀巖心壓后裂縫進(jìn)行分析，定量表征壓后復(fù)雜程度，可得到巖石直接的“脆性指數(shù)”，對巖石的可壓裂性分析具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種巖心壓后裂縫復(fù)雜程度定量表征方法，對柱塞狀巖心抗壓實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行裂縫參數(shù)提取，并進(jìn)行復(fù)雜程度定量分析，以此評價(jià)巖石在壓裂過程中形成縫網(wǎng)的能力。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種巖心壓后裂縫復(fù)雜程度定量表征方法，對抗壓實(shí)驗(yàn)后的柱塞狀巖心壓后裂縫圖像提取每條裂縫的傾角和面積，計(jì)算壓后巖心的面縫率和裂縫傾角離散度，將二者歸一化之后取平均相加，得到巖心壓后裂縫復(fù)雜度。

進(jìn)一步，具體步驟如下：

將壓后巖心的信息數(shù)字化，即通過光學(xué)滾動掃描將壓后巖心側(cè)表面上的裂縫信息展現(xiàn)在一張二維圖像中，然后在該圖像中對每條裂縫的基本參數(shù)進(jìn)行定量描述，提取每條裂縫的大小和傾角；

巖心壓后裂縫復(fù)雜度是巖心壓后產(chǎn)生的裂縫數(shù)量、大小及形態(tài)的函數(shù)，巖心壓后裂縫數(shù)量從裂縫圖像中直接得到；巖心壓后裂縫傾角越離散，則裂縫越接近網(wǎng)狀，因此裂縫形態(tài)可用裂縫傾角的雜亂程度來表征，提出面縫率和裂縫傾角離散度的概念：

面縫率為所有裂縫面積的和與巖心側(cè)表面積的比值：

式中：R_f為面縫率，無量綱；S_i為第i條裂縫的面積，S_l為巖心的側(cè)表面積，二者單位相同，均為像素點(diǎn)數(shù)或mm²；

裂縫傾角離散度為所有裂縫傾角的方差：

式中：D_a為裂縫傾角離散度，無量綱；為傾角平均值，A_i為第i條裂縫的傾角，單位均為度；在式(3)中計(jì)算裂縫復(fù)雜度時(shí)根據(jù)裂縫的大小對每個裂縫傾角進(jìn)行加權(quán)處理，權(quán)值為每條裂縫面積與平均裂縫面積的比值；