[發(fā)明專利]煤巖脆性評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810655972.2
• 申請日: 2018-06-23
• 公開（公告）號: CN108827774B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 李玉偉;張軍;張紹輝;劉岢鑫;李曉璇;張弦
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種煤巖脆性評價方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一、開展目標壓裂井層的煤巖巖芯單軸壓縮實驗，測試得到應力、應變數(shù)據(jù)，及全應力-應變曲線；

步驟二、采用統(tǒng)計損傷理論描述煤巖內(nèi)部割理和裂隙的發(fā)育，建立冪函數(shù)分布的巖石損傷本構模型：

式中：σ為施加的軸向應力，MPa；E為巖芯的彈性模量，MPa；ε為巖芯的應變量；m、ε₀為冪函數(shù)分布參數(shù)，通過對全應力-應變曲線的擬合得到；

步驟三、根據(jù)步驟一測試得到的全應力-應變曲線，采用步驟二得到的冪函數(shù)分布的巖石損傷本構模型進行擬合，使步驟二的冪函數(shù)分布的巖石損傷本構模型得到的計算應力-應變曲線與步驟一測試得到的全應力-應變曲線吻合，在應力峰值σ_B前采用一組擬合數(shù)據(jù)得到一對m和ε₀，在應力峰值σ_B后采用三組擬合數(shù)據(jù)得到三對m和ε₀；

步驟四、根據(jù)煤巖單軸壓縮破壞全過程的能量演化規(guī)律，結合步驟二建立的冪函數(shù)分布的巖石損傷本構模型，推導得到考慮煤巖力學特性和割理、裂隙系統(tǒng)分布特征的脆性指標評價新模型：

式中：B_bf為煤巖的脆性指數(shù)；ε_E和ε_B為巖芯應力-應變曲線對應的E點和B點應變大小；W_s和W_r分別為應力峰值σ_B前和應力峰值σ_B后總能量：

O為原點，B為應力峰值σ_B，A為從原點到應力峰值σ_B之間的一個轉折點，C為做平行OA的直線過B點與橫坐標軸的交點，D為位于橫坐標上與B點具有相同橫坐標值的點；

步驟五、將步驟三中擬合得到的應力峰值σ_B前的m和ε₀以及應力峰值σ_B后的三對m和ε₀代入步驟四所建立的煤巖脆性評價新模型中，計算得到目標壓裂井層的煤巖脆性指標數(shù)值；

步驟六、在整個煤層氣開發(fā)區(qū)塊內(nèi)，對壓裂效果不同的井，分別采用步驟一至步驟五的方法對不同井的煤巖脆性進行評價，將評價結果與壓裂效果對應，對所述整個煤層氣開發(fā)區(qū)塊煤巖脆性進行評價分級：

評價分級標準：脆性指數(shù)0-B_bf1為脆性差，脆性指數(shù)B_bf1-B_bf2為脆性較強，脆性指數(shù)B_bf2-B_bf3為脆性強，其中0<B_bf1<B_bf2<B_bf3,B_bf1、B_bf2、B_bf3分別與壓裂效果差、效果較好、效果好的井對應；

將目標壓裂井的煤巖脆性指標計算結果與評價分級標準進行對比，確定目標壓裂井煤巖的脆性強弱，為可壓裂性評價提供準確依據(jù)。