[發(fā)明專利]一種考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011054584.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN111980698B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣豪;趙金洲;任嵐;林然;孫映
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

1.一種考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

收集目標地層的基本參數(shù)；

通過低溫沖擊實驗建立熱損失模型，獲得目標地層的抗張強度熱損傷演化方程；所述低溫沖擊實驗包括以下步驟：

首先，獲取多塊目標地層的巖心，將各塊巖心的溫度加熱至不同的目標溫度并恒溫保存，所述目標溫度包括目標地層的原始地層溫度以及室溫與原始地層溫度之間的過渡溫度，所述過渡溫度等間距設(shè)置至少三組；

其次，將加熱后的各塊巖心利用循環(huán)水冷卻至室溫；

然后，對冷卻后的各塊巖心進行巴西劈裂實驗，獲得巖心冷卻后的抗張強度，并計算得到各目標溫度下的熱損傷因子，所述熱損傷因子的計算式為：

式中：D為熱損傷因子，無因次；σ'_t為巖心冷卻后的抗張強度，MPa；

最后，以目標溫度與室溫的溫度差為橫坐標，對應(yīng)的熱損傷因子為縱坐標，繪制熱損傷因子分布圖，采用數(shù)據(jù)擬合的方法獲得所述抗張強度熱損傷演化方程：

D＝f(ΔT) (3)

式中：ΔT為目標溫度與室溫的溫度差，℃；

根據(jù)考慮巖石熱損傷的地層破裂壓力預(yù)測模型計算破裂壓力，所述考慮巖石熱損傷的地層破裂壓力預(yù)測模型為：

式中：p_f為考慮巖石熱損傷的地層破裂壓力，MPa；σ_h、σ_H分別為最小水平主應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力，MPa；f(ΔT)為抗張強度熱損傷演化方程；σ_t為巖石原始抗張強度，MPa；δ為地層綜合濾失系數(shù)，無因次；α為巖石有效應(yīng)力系數(shù)，無因次；ν為泊松比，無因次；φ為巖石孔隙度，無因次；p_p為地層孔隙壓力，MPa；E為巖石楊氏彈性模量，GPa；a_m為巖石體積熱膨脹系數(shù)，1/℃；T_w、T₀分別為井壁處溫度、原始地層溫度，℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法，其特征在于，當所述頁巖地層裂縫發(fā)育時，δ＝1；當所述頁巖地層裂縫不發(fā)育時，δ＝0。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法，其特征在于，所述基本參數(shù)包括最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力、巖石楊氏彈性模量、泊松比、注入壓力、地層綜合濾失系數(shù)、巖石有效應(yīng)力系數(shù)、巖石孔隙度、原始地層溫度、巖石體積熱膨脹系數(shù)、巖石原始抗張強度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法，其特征在于，獲取的巖心需篩選后再進行后續(xù)實驗步驟，篩選方法為利用聲波速度對巖心進行篩選，篩除與波速平均值差異大于5％的巖心。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮熱損傷的深層高溫頁巖地層破裂壓力計算方法，其特征在于，每組溫度采用至少三個巖心進行后續(xù)實驗步驟。