一种判别地层脆性的连续深度处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种判别地层脆性的连续深度处理方法及装置。所述方法包括如下步骤：钻取岩心；对岩心进行体积密度、纵横波速度测量和破裂实验；对破裂实验得到的岩心碎样进行X衍射分析；计算动态杨氏模量；建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系；建立矿物含量与残余抗压强度的关系；进行岩石脆性连续深度判别。本发明专利技术克服了动态弹性参数法的多解性，弥补了实验室单点评价的不足，为致密储层岩石力学性质评价奠定坚实的基础。

A Continuous Deep Processing Method and Device for Determining Formation Brittleness

The invention provides a continuous advanced treatment method and device for distinguishing formation brittleness. The method includes the following steps: drilling core; measuring core volume density, P-S wave velocity and fracture experiment; X-ray diffraction analysis of core fragments obtained from fracture experiment; calculation of dynamic Young's modulus; establishment of relationship between dynamic Young's modulus and peak compressive strength obtained from fracture experiment; establishment of relationship between mineral content and residual compressive strength; and rock brittleness. Continuous depth discrimination. The method overcomes the multi-solution of dynamic elastic parameter method, makes up the shortage of single point evaluation in laboratory, and lays a solid foundation for rock mechanics property evaluation of tight reservoir.

【技术实现步骤摘要】
一种判别地层脆性的连续深度处理方法及装置
本专利技术涉及石油勘探领域，具体的说，本专利技术涉及一种判别地层脆性的连续深度处理方法及装置。
技术介绍
随着油气勘探开发的不断深入发展，致密气、页岩气、煤层气、致密油等致密油气在经济技术条件下展示了巨大的潜力，全球油气资源迎来二次扩展。致密储层孔隙度和渗透率都非常低，一般情况下无自然产能或者自然产能较低，储层品质较差，而脆性是寻找相对优质储层、遴选射孔改造层段以及设计压裂规模的重要基础参数。现有的脆性衡量方法很多，有基于地球物理资料的动态弹性参数法(参见2008年《SPE》，RickmanR和MullenMJ等著作的《Apracticaluseofshalepetrophysicsforstimulationdesignoptimization:allshaleplaysarenotclonesoftheBarnettShale》，其中记载了对泥、页岩脆性的评价方法)，有基于岩心分析或测井评价的岩性参数指示法，虽然这两类方法均可利用测井资料进行脆性的连续深度处理，但也均存在较强的多解性。还有基于破裂实验的应力应变关系法，此类方法的优点是结果比较直观准确。前人对于此类方法也进行大量的研究，主要有以下几种观点：H.Honda和Y.Sanada提出以硬度和坚固性差异表征脆性(参见杂志《Fuel》中文章《Hardnessofcoal》)；V.Hucka和B.Das建议采用试样抗压强度和抗拉强度的差异表示脆性(参见杂志《InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciencesandGeomechanicsAbstracts》中文章《Brittlenessdeterminationofrocksbydifferentmethods》)；A.W.Bishop则认为应从标准试样的应变破坏试验入手，分析应力释放的速度进而表征脆性(参见论文集《Proceedingsofthegeotechnicalconference》中文章《Progressivefailurewithspecialreferencetothemechanismcausingit》)。其中，A.W.Bishop的方法得到广泛关注，但由于该方法要用到峰值强度和残余强度等两个需要通过破裂实验才能得到的参数，因而无法连续深度地表征储层脆性，因此如何连续深度地评价储层脆性是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种判别地层脆性的连续深度处理方法；本专利技术的另一目的在于提供一种判别地层脆性的连续深度处理装置。为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种判别地层脆性的连续深度处理方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)钻取岩心；(2)对岩心进行体积密度、纵横波速度测量和破裂实验；(3)对破裂实验得到的岩心碎样进行X衍射分析；(4)计算动态杨氏模量；(5)建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系；(6)建立矿物含量与残余抗压强度的关系；(7)进行岩石脆性连续深度判别。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)钻取的岩心直径为2.54cm，高度5cm。所述的岩心既可以在钻井取心上钻取，也可以在野外露头上钻取，其标准是符合破裂试验机的要求。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)所述体积密度测量是利用刻度尺测出岩心的长度、圆柱半径，根据体积公式计算其体积，然后利用天平秤量出其质量，除以其密度即可得到其体积密度，单位通常为g/cm3。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)对岩心进行纵横波速度测量包括测量岩心纵波速度VP和振动方向垂直于层理方向的横波速度VSV。所述纵横波速度测量是利用仪器分别测量岩心纵波速度(VP)和横波速度，横波速度包括两个速度(VSV和VSH)，其传播方向一致，振动方向互相垂直，一个振动方向平行于层理方向(VSH)，另一个振动方向垂直于层理方向(VSV)，本专利技术采用的是横波速度是VSV，单位通常为m/s。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)对岩心进行破裂实验包括对岩心施加围限压力和孔隙压力，逐渐增加轴向压力直至岩心破裂。其中，围限压力和孔隙压力可以根据实验仪器的性能和实际地层的压力系统来确定。所述破裂实验即观测岩石破坏条件、破坏过程和该过程中岩石物理性质变化的实验研究。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(3)所述X衍射分析，主要是根据X-衍射图谱上峰值的大小来确定矿物类别，再根据峰高、峰面积确定衍射强度，进行岩石矿物定量分析。实验用到的设备主要是X-射线衍射仪。X-射线衍射分析的样品主要为粉末样品，将试样研细后测试，定量分析时应将试样研细至10微米左右。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(4)是按照如下公式(1)计算动态杨氏模量：其中ρ为体积密度，单位g/cm3；VP为纵波速度，单位m/s；VSV为横波速度，单位m/s。所述计算动态杨氏模量是先测量岩心的体积密度和纵横波速度，根据公式(1)计算出的杨氏模量，单位通常为GPa。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系的表征方法如公式(2)所示：τp＝a·Ed+b(2)其中τp为峰值抗压强度，单位MPa；Ed为动态杨氏模量，GPa；a和b均为比例系数，无量纲。所述建立动态杨氏模量与峰值抗压强度的关系是利用计算得到的动态杨氏模量与岩石破裂实验得到的峰值抗压强度建立关系。所述峰值抗压强度是在岩石的抗压实验中，随着载荷的增加，岩样开始发生破坏。在岩样应力-应变曲线中，最大应力值定义为岩石的强度，单位通常为MPa。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(6)是利用X衍射实验分析得到的矿物含量与岩石破裂实验得到的残余抗压强度建立关系。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(6)建立矿物含量与残余抗压强度关系表征方法如公式(3)所示：τr＝x·MC+y(3)其中τr为残余抗压强度，单位MPa；MC为矿物含量，单位％；x和y均为比例系数，无量纲。所述建立矿物含量与残余抗压强度的关系是利用X衍射实验分析得到的矿物含量与岩石破裂实验得到的残余抗压强度建立关系。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(7)是利用建立的动态杨氏模量与峰值抗压强度的关系、以及矿物含量与残余抗压强度的关系进行岩石脆性连续深度判别。所述矿物含量是指岩石中矿物的体积含量，单位通常为％，确定方法有两种，一是通过X衍射实验确定矿物含量，此方法主要针对单点；二是利用测井曲线通过最优化方法计算矿物含量，此方法可以连续深度处理，且通常需要实验方法进行刻度。本专利技术用的是最优化方法(测井曲线)确定矿物含量，同时利用X衍射实验确定的矿物含量进行刻度。所述残余抗压强度是岩石破裂后残余的强度，单位通常为MPa。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(7)是将公式(1)～(3)代入如下公式(4)中，进行进行岩石脆性连续深度判别：其中B表示脆性。所述岩石脆性连续深度判别是利用前面建立的动态杨氏模量与峰值抗压强度的关系和矿物含量与残余抗压强度的关系代入公式中，连续深度判别岩石脆性，具体公式如下：将公式(1)和(2)联立可得：式中除比例系数外，其它参数均可利用测井资料或通过测井资料处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种判别地层脆性的连续深度处理方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)钻取岩心；(2)对岩心进行体积密度、纵横波速度测量和破裂实验；(3)对破裂实验得到的岩心碎样进行X衍射分析；(4)计算动态杨氏模量；(5)建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系；(6)建立矿物含量与残余抗压强度的关系；(7)进行岩石脆性连续深度判别。

【技术特征摘要】
1.一种判别地层脆性的连续深度处理方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)钻取岩心；(2)对岩心进行体积密度、纵横波速度测量和破裂实验；(3)对破裂实验得到的岩心碎样进行X衍射分析；(4)计算动态杨氏模量；(5)建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系；(6)建立矿物含量与残余抗压强度的关系；(7)进行岩石脆性连续深度判别。2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(1)钻取的岩心直径为2.54cm，高度5-10cm。3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(2)对岩心进行纵横波速度测量包括测量岩心纵波速度VP和振动方向垂直于层理方向的横波速度VSV。4.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(2)对岩心进行破裂实验包括对岩心施加围限压力和孔隙压力，逐渐增加轴向压力直至岩心破裂。5.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(4)是按照如下公式(1)计算动态杨氏模量Ed：其中ρ为体积密度，单位g/cm3；VP为纵波速度，单位m/s；VSV为横波速度，单位m/s。6.根据权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(5)建立动态杨氏模量与破裂实验获得的峰值抗压强度的关系的表征方法如公式(2)所示：τp...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋连腾，刘忠华，李潮流，王振林，袁超，王昌学，李霞，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11