[發明專利]基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法

在審

• 申請號: 201910188383.2
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN111695274A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張子麟;李明;陳勇;姜亦棟;王麗萍;劉廷峰;李瀟菲;黃波;王昊;李連崇
• 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勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01N33/24
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發明提供一種基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法，包括：步驟1，進行標準尺寸實際巖心的單軸巖石力學實驗測試，得到實際砂礫巖巖心的模量和強度參數；步驟2，計算得到標準尺寸數值巖心的模量和強度參數、以及應力應變特征曲線；步驟3，建立尺度逐漸增大的、不同尺度的砂礫巖數值巖心；步驟4，計算得到不同尺寸的砂礫巖數值巖心的模量和強度參數、以及應力應變特征曲線；步驟5，擬合得到砂礫巖巖心強度隨尺寸變化的量化規律。該基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法可以對不同砂礫巖含量、不同砂礫膠結特性的砂礫巖儲層巖石強度尺寸效應，做到逐一的定量化評估，可重復性好、評估效率高。

技術領域

本發明涉及油氣開發技術領域，特別是涉及到一種基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法。

背景技術

我國低滲透油藏儲量豐富，但大多需要壓裂開發，壓裂改造過程中裂縫形態復雜、油井改造效果不佳，且針對低滲透砂巖儲層，還沒有有效的評價儲層可壓性的方法，限制了該類儲層的壓前評估。

巖石力學參數是壓裂設計及優化過程中采用的關鍵參數之一，是評價巖石可壓性的重要參數。依托三軸力學試驗系統能夠獲取真實小尺度巖心力學參數(國際標準尺寸5cm×10cm)，但在建立動靜態巖石力學參數耦合關系模型時，存在如下問題：(1)實際取心數量有限，不可能做到各個油層、各個隔層都取心，即使能夠全部取心，個別層位的取心可能不合格，加工不出標準的實際物理巖心。(2)靜態巖石力學參數室內測試時，特別是儲層非均勻性較強時(如砂礫巖)，無論單軸還是三軸巖石力學實驗，數據離散性都較大。(3)國內外已有的巖石力學實驗及理論研究表明：巖石力學參數尺度效應明顯，巖心強度隨其尺寸增大一般呈單調減小，并趨于巖心的最小強度值，室內實驗獲得的力學參數直接應用于儲層壓裂設計誤差較大，室內實驗獲得的力學參數與現場儲層力學參數的對應關系需要明確。(4)儲層的天然非均勻性，例如礫石的存在加劇了巖心巖石力學參數的尺寸效應，依托現有設備開展物模巖石力學試驗無法考慮礫石含量對巖心力學參數的影響。(5)目前物模巖石力學試驗巖心尺寸為5cm×10cm，與真實地層巖石在尺寸上存在差距，超過30cm以上的實際巖心難以在室內巖石力學試驗機上測試完成。

因此迫切需要一種簡易實施、成本低、可重復性操作的方法來實現對致密砂礫巖儲層巖心強度的尺寸效應進行評估。為此我們發明了一種新的基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法，解決了以上技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種以標準尺寸5cm×10cm砂礫巖巖心的模量和強度參數為基準，通過建立不同尺度的砂礫巖數值巖心以及對應的有限元數值計算，得到砂礫巖儲層巖石強度隨尺寸而變化的量化規律的基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法，該基于數值巖心的砂礫巖儲層強度尺寸效應評估方法包括：步驟1，進行標準尺寸實際巖心的單軸巖石力學實驗測試，得到實際砂礫巖巖心的模量和強度參數；步驟2，計算得到標準尺寸數值巖心的模量和強度參數、以及應力應變特征曲線；步驟3，建立尺度逐漸增大的、不同尺度的砂礫巖數值巖心；步驟4，計算得到不同尺寸的砂礫巖數值巖心的模量和強度參數、以及應力應變特征曲線；步驟5，擬合得到砂礫巖巖心強度隨尺寸變化的量化規律。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

在步驟1中，根據待壓裂改造的砂礫巖儲層地質條件及實際取心，進行標準尺寸5cm×10cm實際巖心的單軸巖石力學實驗測試，得到5cm×10cm尺度實際砂礫巖巖心的模量和強度參數。

在步驟2中，基于有限元數值計算方法，建立標準尺寸5cm×10cm的砂礫巖數值巖心，以步驟1測試得到的模量和強度參數為輸入值，開展有限元數值計算，計算得到標準尺寸5cm×10cm的數值巖心的模量和強度參數、以及應力應變特征曲線，并且與實際巖心的模量和強度參數對比校核，標定出標準尺寸5cm×10cm砂礫巖巖心的模量和強度參數。