一种确定地下裂缝张开度的方法、装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种确定地下裂缝张开度的方法，具体为：确定裂缝检测区域，测量深度为x的地下裂缝所处区域的静岩围压，按照公式ei＝af(x)+b计算地下裂缝张开度ei；其中，f(x)代表裂缝深度为x时所处区域的静岩围压；a、b均为数学拟合而成的拟合系数。本发明专利技术提供的技术方案，为确定地层围压条件下裂缝张开度、孔隙度和渗透率提供了可行途径，能够定量地恢复天然裂缝张开度、天然裂缝孔隙度和天然裂缝渗透率在不同地层围压条件下的真实分布情况，为客观合理地评价天然裂缝在致密低渗透储层中的储集、渗流作用和贡献大小提供了有效手段。

Method, device and application for determining underground crack opening degree

The invention provides a method for determining the underground crack opening method, in particular: to determine the crack detection area, to measure the depth of the underground cracks of X in the areas of the hydrostatic confining pressure, according to the formula EI = AF (x) +b calculations of underground fracture aperture is EI; the f (x) on behalf of the crack depth the area where the hydrostatic confining pressure is x; a and B were fitted into the fitting coefficient of mathematics. The technical scheme provided by the invention, in order to determine the formation confining pressure conditions, crack opening, porosity and permeability provides a feasible way to quantitatively recover natural fracture opening, natural fracture porosity and permeability of natural fracture in different stratum around the actual distribution of pressure conditions, as the objective and reasonable assessment of natural fractures in the set, low permeability reservoir in dense reservoir seepage and provides an effective means of contribution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油勘探领域，具体涉及一种确定地下裂缝张开度的方法、装置及其应用。
技术介绍
天然裂缝地下开度、孔隙度和渗透率的定量评价是反映天然裂缝所起作用及其贡献大小的3个核心参数，也是裂缝油气藏开发所需的关键参数。岩心资料是表征天然裂缝定量参数的最可靠、最直接和最常用的途径。但岩心取到地表以后由于地层围压的释放，存在一个岩心膨胀的过程，会导致地表岩心上天然裂缝的张开度远远大于其在地下的真实张开度，因而通过地表岩心描述得到的裂缝孔隙度和渗透率会远远大于地下的真实值，这样势必会造成天然裂缝作用的错误评价，得到的天然裂缝参数不能客观地反映它们在地层围压条件下的真实情况。因此，在进行天然裂缝参数的定量表征时，必须要恢复至地层围压条件下的裂缝真实参数，主要是裂缝的张开度、裂缝的孔隙度和裂缝的渗透率3个参数，这样才可以客观地定量评价天然裂缝对致密低渗透油气储层的作用和贡献大小，正确地指导裂缝性致密低渗透油气藏的勘探和合理开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种确定地下裂缝张开度的方法，并应用该方法确定裂缝在地下的张孔隙度和渗透率，以指导实际生产应用。在裂缝的几个重要参数中，由于岩心上天然裂缝的产状和规模在地表和地下几乎没有发生变化，但天然裂缝的张开度由于钻井岩心取得地表以后围压释放发生的膨胀发生了很多的变化。因此，本专利技术首先提供了一种确定地下裂缝张开度的方法，所述包括以下步骤：确定裂缝检测区域，测量深度为x的地下裂缝所处区域的静岩围压，按照公式I计算地下裂缝张开度ei：ei＝af(x)+b I；所述公式I中，f(x)代表裂缝深度为x时所处区域的静岩围压；a、b均为拟合系数。用上述公式，就能够得到不同地层围压条件下的裂缝地下张开度。所述公式I中，f(x)代表某一深度的静岩围压，与裂缝的埋藏渗透、裂缝产状、裂缝中的流体压力、地应力方向与大小等因素有关。具体而言，所述f(x)的计算公式为： f ( x ) = μ 1 - μ H f ( σ v ) sin θ + Hρ s cos θ + H f ( σ H ) sin θ cos α + H f ( σ h ) sin θ cos α - γHρ 0 ]]>其中，μ为泊松比；H为埋藏深度；f(σH)、f(σv)、f(σh)分别水平最大主应力、垂向应力和水平最小主应力随深度变化的梯度；ρ0为流体容重；θ、α分别为裂缝倾角以及裂缝走向与水平最大主应力方向的夹角；γ为孔隙流体压力系数。以上各参数均可采用本领域常规方法测量、确定。所述公式I中，a、b为拟合系数，可根据地区裂缝特点依经验人为确定或采用数学拟合的方法获得。本专利技术同时提供了一种确定地下裂缝张开度的装置，所述装置包括加载系统(1)、压力控制系统(2)和测量处理系统(3)；所述加载系统(1)的中心为样品放置单元；所述样品放置单元的外周为围压加载单元；所述压力控制系统(2)包括地层围压控制单元以及轴向负荷控制单元；所述测量处理系统(3)用于参数的测量、计量和实验数据的后期处理。其中，加载系统(1)包括岩心样品的放置系统和样品周围的围压加载系统两部分，能够保证不同围压条件下岩心裂缝开度的动态变化；压力控制系统(2)包括样品受到的地层围压控制以及轴向负荷的控制两部分，能够保证不同地层围压和地应力的加载；测量处理系统(3)包括岩样中流体变化、变形变化等系列参数的精确计量和实验数据的后期处理系统，得到在不同地层围压条件下的裂缝开度变化规律。利用图1的装置进行的物理模拟，可以得到在不同静岩围压条件下岩心上天然裂缝张开度的变化规律。本专利技术同时保护所述方法或装置在确定地下裂缝孔隙度中的应用，具体包括以下步骤：(1)测量地下裂缝的张开度ei以及地表裂缝的张开度e0i，按照公式II计算地下裂缝张开度与地表裂缝张开度的比例系数Ai； A i = e i e 0 i - - - I I ; ]]>(2)测量地表各条裂缝的长度Li及其裂缝所占的总面积As，按照公式III计算地表岩心裂缝的孔隙度 φ f = ( 1 A s ) Σ i = 1 n L i · e 0 i - - - I I I ; ]]>所述公式III中，n代表样本中裂缝的总条数；(3)将所述Ai和代入公式IV中，计算得到地下裂缝的孔隙度φ'f；φ'f＝Ai×φf IV。本专利技术还保护所述方法或装置在确定地下裂缝渗透率中的应用，包括以下步骤：(1)测量地下裂缝的张开度ei以及地表裂缝的张开度e0i，按照公式II计算地下裂缝张开度与地表裂缝张开度的比例系数Ai； A i = e i e 0 i - - - I I ; ]]>(2)测量地表裂缝的长度Li及其所占面积As，按照公式V计算地表岩心裂缝的渗透率Kff； K f = C · 1 A s · Σ i = 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定地下裂缝张开度的方法，其特征在于，包括以下步骤：确定裂缝检测区域，测量深度为x的地下裂缝所处区域的静岩围压，按照公式I计算地下裂缝张开度ei：ei＝af(x)+b    I；所述公式I中，f(x)代表裂缝深度为x时所处区域的静岩围压；a、b均为拟合系数。

【技术特征摘要】
1.一种确定地下裂缝张开度的方法，其特征在于，包括以下步骤：确定裂缝检测区域，测量深度为x的地下裂缝所处区域的静岩围压，按照公式I计算地下裂缝张开度ei：ei＝af(x)+b I；所述公式I中，f(x)代表裂缝深度为x时所处区域的静岩围压；a、b均为拟合系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述f(x)的计算公式为： f ( x ) = μ 1 - μ H f ( σ v ) s i n θ + Hρ s c o s θ + H f ( σ H ) s i n θ c o s α + H f ( σ h ) s i n θ c o s α - γHρ 0 ]]>其中，μ为泊松比；H为埋藏深度；f(σH)、f(σv)、f(σh)分别水平最大主应力、垂向应力和水平最小主应力梯度；ρ0为流体容重；θ、α分别为裂缝倾角以及裂缝走向与水平最大主应力方向的夹角；γ为孔隙流体压力系数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系数a、b根据地区裂缝特点依经验人为确定或采用数学拟合的方法获得。4.一种确定地下裂缝张开度的装置，其特征在于，所述装置包括加载系统(1)、压力控制系统(2)和测量处理系统(3)；所述加载系统(1)的中心为样品放置单元；所述样品放置单元的外周为围压加载单元；所述压力控制系统(2)包括地层围压控制单元以及轴向负荷控制单元；所述测量处理系统(3)用于参数的测量、计量和实验数据的后期处理。5.权利要求1～3任意一项所述方法或权利要求4所述装置在确定地下裂缝孔隙度中的应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)测量地下裂缝的张开度ei，并测量地表裂缝的张开度e0i，按照公式II计算地下裂缝张开度与地表裂缝张开度的比例系数Ai； A i = e i e 0 i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾联波，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11