[發明專利]基于三維應力場數值模擬預測裂縫有效性的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010717914.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN113971334A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 祖克威;任杰;王軍;范凌霄;黃長兵;劉紅磊;徐靜;王俞文
• 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中原油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/05;G06Q50/02;G06F111/10
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;史麗利

本發明涉及基于三維應力場數值模擬預測裂縫有效性的方法及裝置，通過各單井的測井資料計算各單井現今主應力大小和方向，并結合目的層的構造特征和力學參數分布，通過三維應力場數值模擬，獲取目的層的現今應力大小和方向的分布；并對目的層進行構造演化，確定目的層的裂縫形成時期，計算各時期裂縫的破裂率，通過各時期的破裂率以及對應單井的裂縫發育強度，確定目的層的裂縫發育強度和裂縫發育優勢方位，結合現今地應力大小和方向的分布，綜合考慮目的層的裂縫發育強度、裂縫開啟壓力和裂縫產狀因子，實現了整個目的層平面上的裂縫有效性的評價，為裂縫型油氣藏的精細描述和高效開發提供科學依據。該方法的適用性強，精度高。

技術領域

本發明涉及基于三維應力場數值模擬預測裂縫有效性的方法及裝置，屬于裂縫性油氣藏儲層評價技術領域。

背景技術

目前，全球已經在非常規油氣領域實現了突破，其中頁巖氣成為了全球非常規天然氣勘探開發的熱點領域，致密油成為全球非常規油氣勘探開發的亮點區域。我國也相繼在各個盆地發現了各種類型的非常規油氣藏，顯示了良好的發展前景。

裂縫作為重要的運移通道和儲集空間，可以大大改善非常規油氣儲層的物性，控制了非常規油氣藏，尤其是裂縫性油氣藏的油氣富集和儲層質量。但是發育有天然裂縫不一定代表其對儲層物性具有較大的改善能力。只有未被充填的裂縫才能在儲層中起到運移和儲集的作用，不同組系的裂縫對儲層的貢獻程度也不同。因此，圍繞著儲層裂縫開展研究的落腳點是對裂縫的有效性開展評價。

其中，裂縫有效性是指裂縫在地下處于開啟狀態，可以作為流體有效的運移通道。其影響因素包括裂縫充填程度，裂縫密度，裂縫開度，裂縫走向同現今水平最大主應力方向夾角，裂縫的延伸長度和裂縫的連通性等，此外，在開發過程中，裂縫的開啟能力同樣也反映了儲層裂縫的有效性程度。

目前，對裂縫有效性的研究已有半個多世紀，具體的，主要集中在以下幾個方面：(1)利用測井資料計算裂縫參數，如開度、孔隙度和滲透率等，評價裂縫有效性；(2)從成像測井資料解釋的裂縫方位，結合收集的現今地應力方向的關系，定性的評價儲層裂縫有效性；(3)結合巖心和鏡下薄片觀察統計，儲層裂縫中未被充填的裂縫比重來評價研究區裂縫的有效性；(4)根據數值模擬和地球物理方法通過求取儲層裂縫發育程度，來反映儲層裂縫的連通性，進一步反映裂縫的有效程度。

上述儲層裂縫有效性的研究，主要是利用單井資料、數值模擬和物理模擬從單一影響因素出發，去定性的描述和評價，因此，基于影響因素的單一性，其并不能準確地實現裂縫有效性的評價。

基于上述問題，申請公布號為CN 106569288 A、名稱為“基于儲層裂縫有效性聚類分析的裂縫性儲層質量評價方法”的一篇中國發明專利申請文件，其主要是利用影響儲層裂縫有效性的多種因素，建立了儲能裂縫有效性指數模型，確定儲層裂縫有效性指數，在多個影響因素因子的約束下，建立裂縫層質量與其相對應的表征儲層裂縫有效性各隱形因子的對應關系，定量裂縫性儲能質量；但是，該文件是從單井出發進行裂縫發育強度的分析，實現了該單井附近裂縫的有效性評價，但是該評價方法無法推廣到平面上，無法實現該目的層平面裂縫的有效性評價。因此，目前的裂縫有效性的研究無法實現整個儲層目的層裂縫有效性的評價。

發明內容

本發明的目的是提供基于三維應力場數值模擬預測裂縫有效性的方法及裝置，以解決現有技術中的裂縫有效性的研究仍無法實現整個儲層目的層裂縫有效性的評價的問題。

為實現上述目的，本發明的一種基于三維應力場數值模擬預測裂縫有效性的方法的技術方案，包括以下步驟：

1)獲取目的層各單井的測井資料，計算研究區各單井水平主應力方向和主應力大小的垂向的平均變化梯度，并計算目的層各單井力學參數，結合目的層的三維構造特征和平面力學參數的分布，通過三維應力場數值模擬，獲取目的層的現今地應力大小和方向的分布；