[發(fā)明專利]一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法及裝置

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN113970477A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付曉龍;許尋;齊桂雪;賈瑞忠;王志寶;劉云華;張?zhí)N曼;高志飛
• 申請（專利權(quán)）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(fā)研究院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;史麗利

1.一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取待測區(qū)域儲氣庫蓋層處的巖心；

2)對獲取蓋層處的巖心進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)，獲取動態(tài)彈性模量和巖石靜態(tài)強(qiáng)度，確定動-靜態(tài)力學(xué)關(guān)系；

3)根據(jù)步驟2)中的巖石力學(xué)試驗(yàn)，獲取應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)，計(jì)算巖石內(nèi)粘聚力與巖石內(nèi)摩擦角，并確定巖石內(nèi)粘聚力與巖石內(nèi)摩擦角的關(guān)系以及巖石內(nèi)粘聚力與巖石靜態(tài)強(qiáng)度的關(guān)系；

4)對獲取的蓋層處的巖心進(jìn)行循環(huán)加卸載三軸測試，獲取不同加載周期的動態(tài)彈性模量，并根據(jù)確定的動-靜態(tài)力學(xué)關(guān)系，獲取不同加載周期的巖石靜態(tài)強(qiáng)度；

5)根據(jù)不同加載周期的巖石靜態(tài)強(qiáng)度以及所述的巖石內(nèi)粘聚力與巖石靜態(tài)強(qiáng)度的關(guān)系，計(jì)算出不同加載周期下的巖石內(nèi)粘聚力，由所述的巖石內(nèi)粘聚力與巖石內(nèi)摩擦角的關(guān)系，獲取不同加載周期的巖石內(nèi)摩擦角；

6)根據(jù)所述的不同加載周期下的巖石內(nèi)粘聚力和巖石內(nèi)摩擦角，建立巖石內(nèi)粘聚力與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系、巖石內(nèi)摩擦角與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系；

7)對獲取的巖心進(jìn)行循環(huán)注采測試，獲取注采條件下的動態(tài)彈性模量，得到注采周期下的巖石靜態(tài)強(qiáng)度，并計(jì)算出注采條件下的巖石內(nèi)粘聚力和巖石內(nèi)摩擦角；

8)根據(jù)巖石內(nèi)粘聚力與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系、巖石內(nèi)摩擦角與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系，獲取與注采周期對應(yīng)的循環(huán)加卸載周期的巖石內(nèi)粘聚力和巖石內(nèi)摩擦角；

9)根據(jù)注采壓力、所述的注采條件下的巖石內(nèi)摩擦角、巖石內(nèi)粘聚力和所述的循環(huán)加卸載周期的巖石內(nèi)粘聚力和巖石內(nèi)摩擦角，確定注采內(nèi)粘聚力關(guān)系、注采內(nèi)摩擦角關(guān)系；

10)獲取待測儲氣庫實(shí)際注采周期和實(shí)際注采壓力，由所述的注采內(nèi)粘聚力關(guān)系、注采內(nèi)摩擦角關(guān)系，確定實(shí)際注采條件下的巖石內(nèi)粘聚力、巖石內(nèi)摩擦角；

11)根據(jù)實(shí)際注采條件下的巖石內(nèi)粘聚力、巖石內(nèi)摩擦角和實(shí)際注采壓力，計(jì)算實(shí)際注采周期下的儲氣庫安全運(yùn)行壓力；將所述儲氣庫安全運(yùn)行壓力與實(shí)時獲取待測儲氣庫的實(shí)際地層壓力比較，當(dāng)實(shí)際地層壓力小于儲氣庫安全運(yùn)行壓力時，則待測儲氣庫密封性良好。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法，其特征在于，

所述的注采內(nèi)粘聚力關(guān)系為：

C^*＝(C-1)+e^op

其中，C^*為注采條件下的巖石內(nèi)粘聚力，單位為MPa；o為擬合參量；P為注采壓力，單位為MPa；C為循環(huán)加卸載周期的巖石內(nèi)粘聚力，單位為MPa；

所述的注采內(nèi)摩擦角關(guān)系為：

其中，為注采條件下的巖石內(nèi)摩擦角，單位為度；q為擬合參量，為循環(huán)加卸載周期的巖石內(nèi)摩擦角，單位為度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法，其特征在于，所述儲氣庫安全運(yùn)行壓力的計(jì)算表達(dá)式：

其中σ_h是最小水平主應(yīng)力，單位為MPa；是最大水平主應(yīng)力和垂向應(yīng)力的最大值，單位為MPa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法，其特征在于，

所述巖石內(nèi)粘聚力與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系為：

C＝C₀+i×(j^n-1-1)

其中：C₀為第一周期巖石的內(nèi)粘聚力，單位為MPa，i、j為擬合參量，n為循環(huán)加卸載周期，無因次；

所述巖石內(nèi)摩擦角與循環(huán)加卸載周期的關(guān)系為：

其中：為第一周期巖石內(nèi)摩擦角，單位為度，l、m為擬合參量，n為循環(huán)加卸載周期，無因次。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣藏型儲氣庫蓋層的動態(tài)密封性評價方法，其特征在于，所述動-靜態(tài)力學(xué)關(guān)系為：

σ_s＝aE_d

其中，σ_s為巖石靜態(tài)強(qiáng)度，單位為MPa；a為與巖石泥質(zhì)含量和巖石力學(xué)性質(zhì)相關(guān)的擬合參量，E_d為動態(tài)彈性模量，單位為GPa。