[發明專利]一種基于應力-應變曲線能量演化的頁巖脆性評價方法

有效

• 申請號: 201911087573.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110726608B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 劉彧軒;謝宗財;郭建春;陳遲
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N33/24;E21B49/00
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

本發明公開了一種基于應力?應變曲線能量演化的頁巖脆性評價方法，包括以下步驟：基于應力?應變曲線能量演化，建立頁巖脆性評價模型，根據所述頁巖脆性評價模型，評價頁巖的脆性。本發明克服了現有技術中只考慮了峰后應力?應變狀態對于巖體脆性的影響，未考慮峰前特性對巖體脆性的表征的缺陷；克服了現有技術中引入起裂應力參數，但由于起裂應力與起裂應變取值方法較復雜且取值精度低，導致工程應用難度大的缺陷。本發明參數取值方便，脆性指數計算結果與實驗現象吻合，能夠準確地反映巖石的脆性特征，體現不同巖樣間脆性差異，為水力壓裂提供重要的技術支撐。

技術領域

本發明涉及頁巖脆性評價技術領域，特別涉及一種基于應力-應變曲線能量演化的頁巖脆性評價方法。

背景技術

2018年我國天然氣進口量約1254億立方米，成為全球第一大天然氣進口國，對外依存度升至45.3％。然而事實上，我國的頁巖氣儲量高居全球第一位，可采資源量達21.8萬億立方米，開發潛力巨大。因此非常規資源尤其是頁巖氣資源的開發價值不言而喻。

頁巖儲層具有低孔低滲的特點，開發難度大，因此必須對其進行增產改造。水力壓裂是一種對頁巖儲層改造以提高采收率的有效方法，主要手段是通過向地層注入超過其吸液能力的高粘壓裂液，從而在儲層中壓出裂縫，形成復雜的裂縫網絡。而脆性已被證實與復雜縫網的形成密切相關。巖石脆性越大，破裂后形成的裂縫越多，形成有效復雜裂縫網絡的面積也越大；并且裂縫發育會促進頁巖儲層中游離態天然氣體積的增加和吸附態天然氣的解吸附，有助于提高氣藏富集程度，增加產氣量。因此，準確評價巖石脆性，對提高頁巖氣采收率至關重要。

現有技術中，周輝，孟凡震，張傳慶等.基于應力–應變曲線的巖石脆性特征定量評價方法[J].巖石力學與工程學報,2014,33(06):1114-1122中公開了一種脆性評價模型，但該模型只考慮了峰后應力-應變狀態對于巖體脆性的影響，沒有考慮峰前特性對巖體脆性的表征，因此相對于整個應力-應變過程并不全面；陳國慶，趙聰，魏濤.基于全應力–應變曲線及起裂應力的巖石脆性特征評價方法[J].巖石力學與工程學報,2018,37(01):51-59中公開了一種脆性評價模型，該模型引入了起裂應力參數，用峰后應力跌落速率表征峰后脆性指數，用峰前起裂點至峰值點之間的應力增長速率表征峰前脆性指數，然而實際應用發現，其中起裂應力與起裂應變取值方法較復雜且取值精度低，將直接導致該模型計算的脆性評價結果誤差較大，工程應用難度大。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種能夠準確評價巖石脆的一種基于應力-應變曲線能量演化的頁巖脆性評價方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于應力-應變曲線能量演化的頁巖脆性評價方法，包括以下步驟：

基于應力-應變曲線能量演化，建立頁巖脆性評價模型，所述頁巖脆性評價模型為：

式中：

B_i為脆性評價指標，無量綱；

B_i1為基于應力-應變曲線能量演化的能量指數，無量綱；

B_i2為考慮峰后跌落應力及峰后跌落應變大小的峰后脆性指標，無量綱；

E為楊氏彈性模量，MPa；

M為峰后彈性模量，MPa；

M＝dσ/dε (2)

式中：

d為微分符號；

σ為應力，MPa；

ε為應變，無量綱；

根據所述頁巖脆性評價模型，評價頁巖的脆性。