[發明專利]煤巖脆性評價方法

有效

• 申請號: 201810655972.2
• 申請日: 2018-06-23
• 公開（公告）號: CN108827774B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（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

本發明涉及的是煤巖脆性評價方法，具體為：一、測試得到應力、應變數據，及全應力?應變曲線；二、建立冪函數分布的巖石損傷本構模型；三、根據全應力?應變曲線，采冪函數分布的巖石損傷本構模型進行擬合；四、根據煤巖單軸壓縮破壞全過程的能量演化規律推導得到考慮煤巖力學特性和割理、裂隙系統分布特征的脆性指標評價新模型；五、計算得到目標壓裂井層的煤巖脆性指標數值；六、在整個煤層氣開發區塊內，對壓裂效果不同的井，將評價結果與壓裂效果對應，對整個煤層氣開發區塊煤巖脆性進行評價分級：將目標壓裂井的煤巖脆性指標計算結果與評價分級標準對比。本發明提供的煤巖脆性分級和脆性指標評價結果，使煤層水力壓裂的可壓裂性評價更準確。

技術領域

本發明涉及煤巖可壓裂性評價技術，具體涉及煤巖脆性評價方法。

背景技術

煤層氣是一種重要的非常規油氣資源，其開發和利用越來越受到世界各國的關注和重視。我國煤層氣儲量豐富，高達36.8×10¹²m³，是僅次于俄羅斯和加拿大的全球第三大煤層氣儲量國。如果能高效開發煤層氣資源，對我國能源供給意義重大。煤層氣的主要成分為甲烷，當其空氣濃度達到5％～16％時，遇明火就會爆炸，這也是煤礦瓦斯爆炸事故發生的根本原因。另外，如將煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞作用極強。所以，在采煤之前如果能先開采煤層氣，對煤礦安全生產和環境保護意義重大。

水力壓裂是煤層氣開采的一項有效技術措施，據統計我國日產量超過1000m³的煤層氣井都使用過水力壓裂增產措施。煤層氣井開展水力壓裂作業后，能夠在井底附近形成復雜裂縫網絡，增加煤層氣井泄壓面積，降低流體滲流阻力，極大地改善煤層滲流條件，從而有效增加煤層氣井產能。

盡管水力壓裂技術能夠有效提高煤層氣井產能，但也經常出現壓裂改造后無法按照設計形成大面積的有效裂縫網絡，而只在井底附近形成小范圍裂縫延伸，無法有效增加壓裂改造體積的現象。

產生壓裂后壓裂改造效果較差的原因有多方面，其中極為重要的一項是對要進行壓裂改造煤層的可壓裂性評價不夠準確。可壓裂性評價是在壓裂施工開展前對目的儲層進行的評價分析，通過可壓裂性評價可以準確的分析目的儲層是否具有可壓裂性，即壓裂以后能否形成有效的復雜裂縫網絡，如果不具有可壓裂性即使進行大規模壓裂作業也很難形成大面積裂縫網絡。只有具有較好可壓裂性的儲層通過壓裂施工才能產生大面積裂縫網絡，壓裂改造效果明顯。

可壓裂性是一種涵蓋多項指標的綜合評價，包括巖石的脆性、地層的應力條件、壓裂液的性能、壓裂的規模等等多個方面。其中巖石的脆性評價是可壓裂性評價中最為重要和關鍵一項評價指標，巖石的脆性評價準確與否直接影響到巖石可壓裂性評價的正確性。

煤巖的脆性評價，是煤巖可壓裂性評價的一項關鍵指標。

目前對于煤巖脆性的評價，基本都是沿用頁巖脆性的評價方法，并沒有完全針對煤巖力學特性提出合適的脆性評價方法，并建立相應的脆性評價理論模型。

借鑒頁巖脆性評價方法，應用于煤巖的脆性評價，主要包括以下幾類評價方法：

根據巖石礦物成分組成中脆性礦物含量來評價煤巖脆性。該方法盡管可以從巖石成巖礦物含量差異方面來評價煤巖的脆性，但其沒有考慮煤巖力學參數的影響，以及煤巖中割理系統等結構弱面的影響，評價結果準確性較差。

根據煤巖力學實驗測試得到的力學參數來評價煤巖的脆性。該方法可以反映煤巖力學特性對脆性的影響，評價結果具有一定的準確性，但其仍然沒有考慮煤巖中割理系統等結構弱面的影響，使評價結果會出現一定的偏差。

所以現有的煤巖脆性評價方法，在評價煤巖脆性時都存在不同程度的不適用性，需要根據煤巖的力學特性和巖石結構特性，提出適用于煤巖脆性評價的新方法。

發明內容