一种水平应力测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水平应力测量方法及装置，包括：测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值，及获取待测量岩芯所在钻井的钻井参数；确定滞弹性恢复应变值与待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系；根据滞弹性恢复应变值和比例关系，确定待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值；根据水平最大应变值和水平最小应变值，确定待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值；根据泥浆压力、孔隙压力、岩石力学参数、待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和上述比值，确定水平应力的范围。本发明专利技术中，根据测量的待测量岩芯的应变值以及钻井参数，测量水平应力的范围，能够测量泥页岩的水平应力，并且测量方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种水平应力测量方法及装置
本专利技术涉及非常规油气开发
，具体而言，涉及一种水平应力测量方法及装置。
技术介绍
非常规油气开发技术是近十年来全球最大的能源技术革命，以水平井多级压裂和“井工厂模式”为核心的页岩油气勘探开发技术促使了全球页岩油气的成功开发。在页岩油气压裂开发中，水平应力的范围是页岩气等非常规油气开发中的重要参数之一，因此，测量水平应力的范围就显得尤为重要。其中，上述水平应力的范围包括水平最大应力的范围和水平最小应力的范围。现有技术中，在进行水平应力的测量时，大都是先测量水平最小应力的范围，再通过发生井壁破坏时的工程参数，如泥浆压力、井底泥浆与岩石的温度差等信息，确定出水平最大应力的范围。现有技术中的水平最小应力的范围大都是通过压裂施工曲线获取，需要在压裂施工时才能完成，但是，压裂施工成本高且工期长，并且多数钻井不能进行压裂施工，因此，会导致无法获取水平最小应力的范围，进而无法确定出水平最大应力的范围，最终导致无法测量水平应力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种水平应力测量方法及装置，以解决现有技术中通过压裂施工有时无法获取泥页岩的水平最小应力的范围，从而导致无法确定出水平最大应力的范围，最终导致无法测量水平应力的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种水平应力测量方法，其中，该方法包括：测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值，以及获取所述待测量岩芯所在钻井的钻井参数，所述钻井参数包括泥浆压力、孔隙压力和岩石力学参数；确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系；根据所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值；根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值；根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述钻井参数还包括：弹性模量、泊松比和热膨胀系数；所述岩石力学参数包括岩石的单轴抗压强度或岩石的单轴抗拉强度。结合第一方面的第一种可能的实现方式，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围，包括：根据所述垂向应力和所述孔隙压力，确定所述待测量岩芯的水平应力的第一范围；根据所述岩石力学参数、所述孔隙压力、所述泥浆压力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围；确定所述水平应力的第一范围与所述水平应力的第二范围的交集；将所述交集确定为所述待测量岩芯的水平应力的范围。结合第一方面的第二种可能的实现方式，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述垂向应力和所述孔隙压力，确定所述待测量岩芯的水平应力的第一范围，包括：根据所述垂向应力和所述孔隙压力，通过公式(1)、(2)和(3)确定所述水平应力的第一范围；其中，在公式(1)、公式(2)和公式(3)中，SV为所述待测量岩芯的在岩石中所处深度的垂向应力，PP为所述待测量岩芯的孔隙压力，σHmax为所述待测量岩芯的水平最大应力，σhmin为所述待测量岩芯的水平最小应力，μ为摩擦系数。结合第一方面的第二种可能的实现方式，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述根据所述岩石力学参数、所述孔隙压力、所述泥浆压力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围，包括：根据所述岩石的单轴抗拉强度或所述岩石的单轴抗压强度，确定所述待测量岩芯的钻孔周向应力的取值范围；根据所述钻孔周向应力的取值范围和所述比值，通过公式(4)和公式(5)确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围；其中，在公式(4)和公式(5)中，为所述钻孔周向应力的最小值，为所述钻孔周向应力的最大值，Pm为泥浆压力，αT为热膨胀系数，ΔT为钻井泥浆与钻井的孔壁岩石的温度差，E为弹性模量，ν为泊松比。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系，包括：以所述待测量岩芯的底面的中点作为原点，以过所述中点的两条垂直线作为横轴和纵轴，以过所述中点的轴线作为竖轴，建立坐标系；确定各个所述监测位置与所述待测量岩芯的底面平行的切线相对于所述坐标系的横轴和纵轴的方向余弦；根据所述方向余弦确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述根据所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值，包括：根据确定的所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平应变分量；根据所述水平应变分量，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值，包括：根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值确定待测量岩芯的平均应变值；根据所述水平最大应变值、所述水平最小应变值和所述平均应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值和水平最小应力值的比值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值，包括：分别采集各个所述监测位置在多个预设时刻对应的应变值；统计每个监测位置对应的应变值在多个预设时刻出现的次数；将出现次数最多的所述应变值确定为所述监测位置对应的滞弹性恢复应变值。第二方面，本专利技术实施例提供了一种水平应力测量装置，其中，所述装置包括：测量模块，用于测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值；获取模块，用于获取所述待测量岩芯所在钻井的钻井参数，所述钻井参数包括泥浆压力、孔隙压力和岩石力学参数；第一确定模块，用于确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系；第二确定模块，用于根据所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值；第三确定模块，用于根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值；第四确定模块，用于根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围。本专利技术实施例提供的水平应力测量方法及装置，根据测量的待测量岩芯的应变值以及钻井参数，测量水平应力的范围，能够测量泥页岩的水平应力，并且测量方法简单。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平应力测量方法，其特征在于，所述方法包括：测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值，以及获取所述待测量岩芯所在钻井的钻井参数，所述钻井参数包括泥浆压力、孔隙压力和岩石力学参数；确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系；根据所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值；根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值；根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围。

【技术特征摘要】
1.一种水平应力测量方法，其特征在于，所述方法包括：测量圆柱状待测量岩芯曲面上多个监测位置的滞弹性恢复应变值，以及获取所述待测量岩芯所在钻井的钻井参数，所述钻井参数包括泥浆压力、孔隙压力和岩石力学参数；确定所述滞弹性恢复应变值与所述待测量岩芯的水平应变分量之间的比例关系；根据所述滞弹性恢复应变值和所述比例关系，确定所述待测量岩芯的水平最大应变值和水平最小应变值；根据所述水平最大应变值和所述水平最小应变值，确定所述待测量岩芯的水平最大应力值与水平最小应力值的比值；根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻井参数还包括：弹性模量、泊松比和热膨胀系数；所述岩石力学参数包括岩石的单轴抗压强度或岩石的单轴抗拉强度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述泥浆压力、所述孔隙压力、所述岩石力学参数、所述待测量岩芯在岩石中所处深度的垂向应力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的范围，包括：根据所述垂向应力和所述孔隙压力，确定所述待测量岩芯的水平应力的第一范围；根据所述岩石力学参数、所述孔隙压力、所述泥浆压力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围；确定所述水平应力的第一范围与所述水平应力的第二范围的交集；将所述交集确定为所述待测量岩芯的水平应力的范围。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述垂向应力和所述孔隙压力，确定所述待测量岩芯的水平应力的第一范围，包括：根据所述垂向应力和所述孔隙压力，通过公式(1)、(2)和(3)确定所述水平应力的第一范围；其中，在公式(1)、公式(2)和公式(3)中，SV为所述待测量岩芯的在岩石中所处深度的垂向应力，PP为所述待测量岩芯的孔隙压力，σHmax为所述待测量岩芯的水平最大应力，σhmin为所述待测量岩芯的水平最小应力，μ为摩擦系数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩石力学参数、所述孔隙压力、所述泥浆压力和所述比值，确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围，包括：根据所述岩石的单轴抗拉强度或所述岩石的单轴抗压强度，确定所述待测量岩芯的钻孔周向应力的取值范围；根据所述钻孔周向应力的取值范围和所述比值，通过公式(4)和公式(5)确定所述待测量岩芯的水平应力的第二范围；

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东生，陈群策，李阿伟，
申请(专利权)人：孙东生，
类型：发明
国别省市：北京,11