[發明專利]一種巖石力學與儲層工程參數評估方法

在審

• 申請號: 202010066206.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111257536A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 胡大偉;丁長棟;宋金良;馬東東;周輝;邵建富;張楊;滕起;陳慶;庹維志;劉建軍;張傳慶;盧景景;楊凡杰;朱勇;高陽;趙藝偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

1.一種巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于，包括：

獲取深井隨鉆排出的巖屑；

對所述巖屑進行X射線衍射，獲取所述巖屑的礦物成分及含量；

對所述巖屑進行CT掃描，并在顯微鏡下進行觀察，獲取所述巖屑的各礦物顆粒的微觀結構特征；

對所述巖屑進行微/納米壓痕試驗，測定所述巖屑的各礦物成分的微觀力學參數；

由所述巖屑的礦物成分及含量、所述巖屑的各礦物顆粒的微觀結構特征及所述巖屑的各礦物成分的微觀力學參數獲取巖屑微觀特征基因；

根據所述巖屑微觀特征基因構建三維計算模型，取代表性體積單元得到巖石宏觀力學參數；

根據巖石宏觀力學參數及工程參數評估模型對現場需求的工程參數進行評估。

2.根據權利要求1所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于，所述對巖屑進行X射線衍射包括：

將所述巖屑研磨成200目。

3.根據權利要求1所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于，所述對巖屑進行CT掃描，并在顯微鏡下進行觀察包括：

將所述巖屑進行微米CT掃描，將CT掃描切片進行三維重構，形成三維數字巖芯，獲取所述巖屑的礦物顆粒的微觀結構特征；

將所述巖屑制成薄片，放置于偏光顯微鏡下觀察，確定所述巖屑的礦物顆粒的微觀結構特征，與CT掃描結果互為補充。

4.根據權利要求3所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于：

所述薄片的厚度為28-32μm。

5.根據權利要求1所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于，所述對巖屑進行微/納米壓痕試驗包括：

在壓痕試驗機的顯微鏡下區分所述巖屑的各礦物的分布區域，對每種礦物進行單獨測試，獲取每種礦物成分的微觀力學參數。

6.根據權利要求5所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于：

所述巖屑的礦物成分的微觀力學參數包括：彈性模量、硬度及斷裂韌性。

7.根據權利要求6所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于：

式中，E為對應礦物的彈性模量；ν_s為待測樣品的泊松比；E_i和ν_i分別為壓頭的彈性模量和泊松比；E_r為壓痕模量；A(h_c)為壓頭與試樣的接觸投影面積，與壓入深度h_c有關；S為接觸剛度；β和ε是與壓頭形狀有關的常數；F_max和h_max分別為最大力和最大壓入深度；H為對應礦物的硬度；

U_t＝U_e+U_p＝U_e+U_pp+U_frac；

U_frac＝U_p-U_pp；

式中，U_t表示壓痕過程中的總能量，主要包括彈性能U_e和塑性能U_p；F_l和F_ul分別表示加載力和卸載力，力-位移曲線滿足冪函數關系，K，m，n，α均為數據擬合參數；h_h為飽載開始時的壓入深度；h_r為壓痕殘余深度；U_frac為斷裂能；U_pp為純塑性能；G_c為能量釋放率；K_c為對應礦物的斷裂韌性。

8.根據權利要求1所述的巖石力學與儲層工程參數評估方法，其特征在于，所述根據巖石宏觀力學參數及工程參數評估模型對現場需求的工程參數進行評估包括：

結合測井資料，對脆性指標、斷裂韌性和可壓裂性指標進行評估。