[發明專利]一種正交各向異性頁巖脆性指數預測方法

有效

• 申請號: 202110481714.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189648B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 馬天壽;桂俊川;劉陽;付建紅;陳平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發明公開一種正交各向異性頁巖脆性指數預測方法，包括測定6個方向的縱波波速和3個方向的橫波波速；計算頁巖各向異性剛度系數；確定地層坐標下正交各向異性頁巖的剛度矩陣C_ORT；確定頁巖各向異性彈性模量和泊松比；確定地層坐標下正交各向異性頁巖的柔度矩陣S_ORT；計算井眼觀測坐標下的頁巖彈性模量和泊松比；計算正交各向異性頁巖的脆性指數。本發明考慮了頁巖各向異性特征，從實鉆井眼角度評價正交各向異性性頁巖地層脆性指數，克服了傳統頁巖脆性指數忽略各向異性影響的缺陷，能夠更加準確反映頁巖脆性指數各向異性特征及其受井眼軌跡的影響特征，可以為頁巖氣水平井鉆井和壓裂提供科學依據和決策支撐。

技術領域

本發明涉及一種正交各向異性頁巖脆性指數預測方法，屬于鉆完井工程技術領域。

背景技術

頁巖的脆性是巖石的重要性質之一，頁巖脆性指數是井壁穩定分析、水力壓裂分段以及優化的重要依據。在水力壓裂過程中，脆性指數作為評價頁巖可壓性的關鍵參數，除了能控制裂縫在巖石中延伸的難易程度之外，還是影響裂縫發育的因素。

對于頁巖脆性指數的評價，目前常用的方法包括：基于礦物組分的頁巖脆性評價方法和基于彈性參數的頁巖脆性評價方法。對于深層頁巖，由于頁巖具有顯著的各向異性特征，而且頁巖地層中發育大量垂直正交的微裂隙，導致頁巖表現出正交各向異性特征，垂直于層理面方向、平行于層理面方向以及垂直于微裂隙發育的方向脆性指數通常不一致，而當前的研究大都關注于橫觀各向同性頁巖，而忽略了正交各向異性頁巖脆性各向異性，這有可能導致頁巖脆性指數評價結果失真甚至嚴重錯誤。

而現有方法中，基于礦物組分的頁巖脆性評價方法無法評價頁巖地層的脆性各向異性，而基于彈性參數評價脆性指數的方法則只能評價垂直于層理面方向的脆性特征，均不能適用于正交各向異性頁巖地層。

發明內容

為了克服現有技術中的問題，本發明提供一種正交各向異性頁巖脆性指數預測方法。

本發明解決上述技術問題所提供的技術方案是：一種正交各向異性頁巖脆性指數預測方法，包括：

根據正交各向異性頁巖超聲波速測試測定6個方向的縱波波速和3個方向的橫波波速；

根據6個方向的縱波波速和3個方向的橫波波速計算頁巖各向異性剛度系數；

根據頁巖各向異性剛度系數確定地層坐標下正交各向異性頁巖的剛度矩陣C_ORT；

根據頁巖各向異性剛度系數確定頁巖各向異性彈性模量和泊松比；

根據頁巖各向異性彈性模量和泊松比確定地層坐標下正交各向異性頁巖的柔度矩陣S_ORT；

分別對地層坐標下的正交各向異性頁巖剛度矩陣C_ORT、地層坐標下的正交各向異性頁巖柔度矩陣S_ORT進行Bond變換后，并計算井眼觀測坐標下的頁巖彈性模量和泊松比；

根據常規頁巖脆性指數預測的泊-楊法和井眼觀測坐標下的頁巖彈性模量和泊松比，分別計算橫沿x軸的各向異性脆性指數BI_{3_1}、沿y軸的各向異性脆性指數BI_{3_2}、沿z軸的各向異性脆性指數BI_{3_3}。

進一步的技術方案是，所述6個方向的縱波波速包括沿x軸傳播縱波波速V_P-x、沿y軸傳播縱波波速V_P-y、沿z軸傳播縱波波速V_P-z、xy平面內與x軸夾角成45°的縱波波速V_P-xy45°、zx平面內與z軸夾角成45°的縱波波速V_P-zx45°、在yz平面內與y軸夾角成45°的縱波波速V_P-yz45°；