[發(fā)明專利]一種頁巖水化損傷系數(shù)的預(yù)測模型建立方法及預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110924175.1
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113624847B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁乙;劉向君;梁利喜;熊健
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12;G01N29/44;G01N29/46
• 代理公司: 成都熠邦鼎立專利代理有限公司 51263
• 代理人: 李曉英

1.一種頁巖水化損傷系數(shù)的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：包括以下步驟：

制備頁巖巖樣；

對原狀頁巖巖樣開展超聲波透射實驗，獲取原狀頁巖的頻譜特征；

基于室內(nèi)實驗手段，獲取頁巖水化參數(shù)，頁巖水化參數(shù)包括頁巖巖石參數(shù)、流體參數(shù)及外部環(huán)境參數(shù)；

基于不同頁巖的巖石參數(shù)、流體參數(shù)及外部環(huán)境參數(shù)，開展浸泡實驗；

對浸泡后的頁巖巖心，開展超聲波透射實驗，獲取水化后的頁巖頻譜特征；

根據(jù)原狀頁巖頻譜特征、水化后頁巖頻譜特征，基于水化損傷系數(shù)計算模型，獲得水化損傷系數(shù)實驗值；

基于頁巖巖石參數(shù)、流體參數(shù)、外部環(huán)境參數(shù)、水化損傷系數(shù)實驗值，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立基于頁巖水化參數(shù)的頁巖水化損傷系數(shù)預(yù)測模型；

所述頁巖巖石參數(shù)包括頁巖活度、頁巖密度、孔隙度、滲透率；

所述流體參數(shù)包括流體活度；

所述外部環(huán)境參數(shù)包括浸泡時間、浸泡溫度、浸泡壓差；

所述水化損傷系數(shù)計算模型為：

上式中，S為水化損傷系數(shù)，M_a為原狀頁巖主頻，M_c為水化頁巖主頻，F(xiàn)_a為原狀頁巖的最大振幅，F(xiàn)_b為水化頁巖的最大振幅。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：所述頁巖密度采用體積法測量：通過天平測量頁巖巖樣質(zhì)量，采用游標卡尺分別測量頁巖巖樣直徑與長度，進而計算巖樣體積；基于巖樣質(zhì)量與體積，計算得到頁巖巖樣密度；

所述孔隙度采用氣測法獲?。菏紫韧ㄟ^游標卡尺測量得到巖樣體積V_f，然后將頁巖放入樣品室開始氣測，當(dāng)樣品室兩端壓力平衡時，基于平衡壓力查閱圖版，獲得巖樣骨架體積V_s；

根據(jù)巖樣體積和骨架體積，采用以下公式計算巖樣孔隙度：

式中，為巖樣孔隙度，V_f為巖樣體積，V_s為骨架體積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：

所述滲透率采用氣測法獲?。夯谶_西定理，氣測滲透率公式為：

式中，K為滲透率；P_o為大氣壓力，固定為0.1MPa；Q為大氣壓下的氣體流量，cm³/s；μ為氣體粘度；L為巖樣長度，A橫截面積，L與A通過游標卡尺測試計算；P₁為氣測時巖樣室里的進氣端壓力；P₂為氣測時巖樣室里的出氣端壓力；

所述頁巖活度采用以下公式計算得到：

a_w＝aR_h+b

式中，a_w為頁巖活度，R_h為濕度；a、b為線性擬合系數(shù)，a為0.0099，b為-0.0038。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：所述流體活度測試方法為：首先測試流體濕度，然后基于流體濕度與流體活度的線性關(guān)系得到流體活度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：選取不同浸泡時間、浸泡溫度及浸泡壓差作為外部環(huán)境參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測模型建立方法，其特征在于：所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，包括輸入層、隱含層、輸出層；

基于實驗測試數(shù)據(jù)，通過對不同頁巖巖石參數(shù)、流體參數(shù)及外部環(huán)境參數(shù)進行歸一化處理，歸一化后參數(shù)為輸入層參數(shù)；

水化損傷系數(shù)實驗值為輸出層參數(shù)；

隱含層是用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，隱含層的層數(shù)為：

上式中，n_y為隱含層層數(shù)；n_in為輸入層層數(shù)；m_out為輸出層層數(shù)；η為經(jīng)驗常數(shù)；

確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層、輸出層和隱含層后，基于輸入層參數(shù)與輸出層的理想輸出參數(shù)，開展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，建立基于頁巖水化參數(shù)的頁巖水化損傷預(yù)測模型。