[發明專利]巖石力學層劃分方法、系統、電子設備及介質

在審

• 申請號: 202310464991.8
• 申請日: 2023-04-27
• 公開（公告）號: CN116595724A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 王升;付曉飛;王開越;康云;王海學;李賢麗
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F18/20;G01V9/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開一種巖石力學層劃分方法、系統、電子設備及介質，涉及巖石力學層劃分領域。通過設置不同的圍壓，對不同力學屬性巖石樣品開展三軸應力測試，得到應力?應變曲線、楊氏模量和裂縫發育模式；根據巖石破壞特征差異性，對巖石樣品的裂縫模式進行分類，提出一種基于裂縫模式差異性的力學層劃分指標，確定不同裂縫模式所對應的力學層劃分指標界限，以此劃分力學層界面，并根據應力?應變曲線特征，建立巖樣破裂后能量釋放與裂縫形成的耦合因子，評價力學層內巖石裂縫發育強度，從而能夠預測壓裂裂縫擴展規律，并指導壓裂工程儲層改造。本發明中能夠有效確定最利于進行壓裂的施工段，提高施工人員的工作效率。

技術領域

本發明涉及巖石力學層劃分領域，特別是涉及一種巖石力學層劃分方法、系統、電子設備及介質。

背景技術

裂縫網絡系統控制了地下流體流動的位置和體積。在大多數非常規油氣田或自生自儲的油氣儲層中，其基質滲透率是很低的，因此需要很長的水平井段和壓裂措施來創造新的裂縫并連接先存天然裂縫，才能夠獲得工業油氣流。據統計，非常規油氣鉆井中超過一半的費用都用在鉆后壓裂改造，但是在壓裂改造過程中，壓裂裂縫的擴展往往受巖石力學層控制，壓裂裂縫在巖石力學界面處容易發生偏轉，這種偏轉使得裂縫垂向延伸長度短，降低壓裂效果，并誘發層間滑動，造成套管損壞，帶來極大損失，因此合理劃分巖石力學層對壓裂工程有效改造具有重要意義。

目前主要采用定性或定量方法劃分巖石力學層。在研究巖石力學層對裂縫發育控制作用的開始階段，對于巖石力學層的劃分是定性的和主觀的，一般通過肉眼觀察，直接利用巖性地層界面或者大量裂縫終止的界面作為巖石力學層界面；隨著研究的不斷深入，學者們認識到巖石力學層與沉積地層不完全對應，逐漸提出了巖石力學層的定量劃分方法。例如Underwood?et?al.(2003)通過統計巖性界面處裂縫數量以及發生終止裂縫的比例來確定是否為巖石力學層界面，指出只有當大量裂縫(裂縫線密度大于平均裂縫線密度)終止于該界面并且少數裂縫(比例小于50％)穿越該界面時，才能成為巖石力學界面；Bertottiet?al.(2006)首先通過露頭區裂縫精細描述，建立精確的裂縫發育模式圖，然后設置一條平行于巖層的數字測線，對露頭進行逐步掃描，就可以計算和繪制裂縫密度、間距和其它參數的曲線，根據裂縫密度和間距的變化來確定巖石力學單元，最后可以對比巖石力學單元框架和巖性柱，來了解不同巖性級別的裂縫發育模式。Larsen?etal.(2010)通過統計巖石界面處不同類型裂縫(終止、穿透或偏轉)的數量，并通過其比例來進行巖石力學層劃分。

上述提出的巖石力學層劃分方法，大多都是針對研究區人為通過大量巖心裂縫觀察與統計來劃分力學層界面，很難準確的應用到沒有巖心裂縫資料的地下儲層中，因此，目前缺乏一種系統的、普適的、適用的巖石力學層定量表征方法。

因此，亟需一種新的力學層定量表征方法，能夠準確劃分力學層界面，并能表征力學層內裂縫模式以及裂縫強度，為后續非常規油氣壓裂儲層改造與壓裂裂縫預測提供理論指導。

發明內容

本發明的目的是提供一種巖石力學層劃分方法、系統、電子設備及介質，能夠有效確定巖石力學層界面及層內裂縫模式以及裂縫發育強度，提高致密儲層壓裂施工的工作效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種巖石力學層劃分方法，包括：

設置巖石樣品三軸壓縮試驗的加載圍壓，進行力學變形試驗，得到試驗結果；所述試驗結果包括應力-應變曲線和裂縫發育模式；

根據所述應力-應變曲線，確定力學層劃分指標；所述力學層劃分指標為圍壓與楊氏模量比值；所述楊氏模量是根據所述應力應變曲線確定的；

根據所述力學層劃分指標，確定所述巖石樣品的裂縫模式，并劃分力學層界面；所述裂縫模式為第一共軛縫、第一剪切縫、第二共軛縫或第二剪切縫；所述力學層界面為每種裂縫模式對應的力學層劃分指標范圍的臨界值；