[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

本發明公開了一種巖石力學與儲層工程參數評估方法，屬于巖石力學技術領域。所述巖石力學與儲層工程參數評估方法包括：對巖屑進行X射線衍射，獲取巖屑的礦物成分及含量；對巖屑進行CT掃描，并在顯微鏡下進行觀察，獲取巖屑的各礦物顆粒的微觀結構特征；對巖屑進行微/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；根據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。本發明巖石力學與儲層工程參數評估方法可以有效并準確地獲取現場需求的工程參數，對現場鉆井和壓裂工程設計與優化具有重要意義。

技術領域

本發明涉及巖石力學技術領域，特別涉及一種巖石力學與儲層工程參 數評估方法。

背景技術

充分了解深部儲層巖石的力學特性對深部資源高效開發具有重要意 義。工程上，通常采用室內試驗測試巖芯的基本力學參數。隨著儲層逐漸 向深部發展，地質構造環境復雜，取芯作業變得十分困難，也就難以通過 室內試驗獲取巖石力學參數，造成鉆井和壓裂作業具有一定的盲目性，導 致儲層產能不理想等后果。但是，鉆井過程中排出的巖屑包含了儲層微觀 尺度的礦物成分、礦物顆粒結構和礦物微觀力學參數等特征基因，且這些 特征基因決定了巖石的宏觀力學特性。因此，應充分利用隨鉆排出的巖屑， 在準確測定微觀特征基因的基礎上有效評估儲層巖石的宏觀力學性能，并 在深井勘探開發中應用，解決深部巖石力學參數難以獲取的難題，為深部 資源高效開發提供科學依據。

現有技術中多采用地表露頭巖芯開展室內試驗，對實際井下巖石力學 參數進行估算，或通過測井信息進行評估，均存在較大的不確定性、估算 結果精度差等問題。

發明內容

本發明提供一種巖石力學與儲層工程參數評估方法，解決了或部分解 決了現有技術中深部儲層取芯費時費力、無法準確獲取儲層工程參數的技 術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種巖石力學與儲層工程參數評 估方法包括：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。

進一步地，所述對巖屑進行X射線衍射包括：將所述巖屑研磨成200 目。

進一步地，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。

進一步地，所述薄片的厚度為28-32μm。

進一步地，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。

進一步地，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。