一种泥页岩古抗压强度确定方法技术

本发明专利技术提供了一种泥页岩古抗压强度确定方法，该方法包括：恢复地层的埋藏史，在埋藏史恢复的基础上，恢复出泥页岩的古岩石密度；依据古岩石密度计算古垂直有效压力，并利用围压和垂直有效压力之间的关系计算古围压；通过对试验测试数据进行拟合，获得围压对泥页岩抗压强度影响的数学模型，并以此数学模型对抗压强度进行地层条件下泥页岩抗压强度的校正，并引入时间变量，从而获得古抗压强度。本方法定量恢复泥页岩在地质历史时期的抗压强度，为研究泥页岩裂缝动态演化提供关键数据，从而为常规油气成藏保存条件动态演化评价与非常规油气成藏条件分析以及开发研究提供技术参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气勘探领域，尤其涉及一种泥页岩古抗压强度确定方法。
技术介绍
泥页岩在常规油气成藏中是常见的烃源岩和盖层，在非常规油气成藏中既是烃源岩又是储层。泥页岩裂缝研究对常规油气藏的保存条件评价、对非常规油气成藏条件分析及开发研究具有重要意义。泥页岩裂缝的形成演化的控制因素非常复杂，既有自身的因素，如由岩性、物性、结构、构造等决定的力学性质；也有外部因素，如应力的大小和方向，所处的温度、压力与流体环境等。而且，在地质历史过程中，随着沉积盆地的沉降与抬升，地层所受的上覆地层压力、孔隙度、密度、垂直有效压力、围压等是变化的，泥页岩的岩性、物性、结构、构造等自身的因素随着沉积盆地的演化而动态演化，从而决定了其岩石力学性质也是动态演化的。同样，温度、压力、流体等外部因素也是动态演化的。自身因素和外部因素的动态耦合作用控制着泥页岩构造裂缝的形成演化。因此，研究泥页岩裂缝的形成演化，需要研究泥页岩岩石力学性质的动态演化过程。如何从动态演化的角度研究泥页岩裂缝，古抗压强度的确定是关键问题之一。当前，对泥页抗压强度的研究，都是研究其现今的抗压强度。或者通过地表露头和井下岩心样品的室内力学试验获得抗压强度，或者通过测井资料，利用经验公式计算获得。无论那种方法，获得的都是现今的力学参数数据。至今尚没有关于泥页岩在地质历史时期的岩石抗压强度确定方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种泥页岩古抗压强度确定方法，该方法能够定量恢复泥页岩在地质历史时期的抗压强度，为研究泥页岩裂缝动态演化提供关键数据。为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种泥页岩古抗压强度确定方法，包括：步骤一，恢复地层的埋藏史，在埋藏史恢复的基础上，恢复出泥页岩的古岩石密度；步骤二，依据古岩石密度计算古垂直有效压力，并利用围压和垂直有效压力之间的关系计算古围压；步骤三，通过对试验测试数据进行拟合，获得围压对泥页岩抗压强度影响的数学模型，并以此数学模型对抗压强度进行地层条件下泥页岩抗压强度的校正，并引入时间变量，从而获得古抗压强度。优选地，在所述步骤一中，基于盆地模拟中的埋藏史恢复技术恢复地层的埋藏史，并基于地层岩性含量、岩性压实系数和埋深来计算古孔隙度；基于古孔隙度、流体密度和岩石骨架密度来计算古岩石密度。优选地，利用如下表达式计算古孔隙度：其中，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度；Pn为第n种岩性百分含量；cn为第n种岩性压实系数；Z(t)为t时刻的埋深；为第n种岩性的孔隙度。优选地，利用如下表达式计算古岩石密度：其中，ρ(Z,t)为地质时间t、埋深为Z时的地层密度，ρf为流体密度，ρr为岩石骨架密度，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度。优选地，利用如下表达式来计算古垂直有效压力：其中，σ'v(Z,t)为地质时间t、埋深为Z时的垂直有效压力。优选地，利用如下表达式来计算古围压：P(Z,t)＝σh(Z,t)＝σ'v(Z,t)×μ/(1-μ)其中，P(Z,t)为地质时间t、埋深为Z时的围压，μ为泊松比。优选地，在所述步骤三中，依据实际测试的抗压强度与孔隙度数据，采用数学函数拟合方法获得泥页岩抗压强度与孔隙度之间的数学模型一；采用三轴力学试验获得围压下的抗压强度，建立所述抗压强度与对应围压之间的数学模型二；利用所述数学模型二对所述数学模型一进行校正，进而计算古抗压强度。优选地，所述数学模型一表示如下：UCS＝2.441φ-0.83其中，UCS为无围压时的抗压强度，φ为孔隙度。优选地，所述数学模型二表示如下：σcp＝UCS+aP其中，σcp为围压为P时的抗压强度，UCS为无围压时的抗压强度，a为经验系数。优选地，利用如下表达是计算古抗压强度：σcp(Z,t)＝UCS(Z,t)+aP(Z,t)其中，σcp(Z,t)为地质时间t、埋深为Z的围压P(Z,t)时的抗压强度，UCS(Z,t)为由孔隙度预测的地质时间t、埋深为Z时的抗压强度。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果。本专利技术的目的是定量恢复泥页岩在地质历史时期的抗压强度，为研究泥页岩裂缝动态演化提供关键数据，从而为常规油气成藏保存条件动态演化评价与非常规油气成藏条件分析以及开发研究提供技术参数。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术的技术方案而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本专利技术实施例的泥页岩古抗压强度确定方法的流程示意图。图2为泥页岩孔隙度与抗压强度的关系图。图3(a)、(b)、(c)、(d)分别为温度是0℃、50℃、100℃、130℃下围压对泥页岩抗压强度影响关系图。图4为鄂西渝东地区建深1井志留系底部泥页岩古抗压强度的结果图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。在现有技术中，无论是岩石力学试验还是测井资料计算获得的岩石抗压强度参数，都是反映现今的岩石力学特性。但是，岩石力学性质除了与岩石本身的成分、结构、构造等因素有关之外，还受温度、压力、流体等环境因素控制，特别是压力和流体的影响尤其显著。在地质历史过程中，随着沉积盆地的沉降与抬升，地层所受的压力、孔隙度、密度、垂直有效压力、围压等是变化的，因此，岩石的抗压强度也是动态演化的。岩石抗压强度的动态演化以抗压强度变量随地质时间的变化过程来表征，即：在不同地质历史时期的抗压强度大小。本专利技术实施例针对泥页岩裂缝动态演化研究中需要解决的关键问题，提出了一种泥页岩古抗压强度确定方法。本实施例涉及的“古抗压强度”是指岩石在地址历史时期的抗压强度大小。而且，本实施例的地质历史时期主要是指现代以前的即第四纪全新世以前的各个地质时期。如后面图4所示，本实施例中所涉及到的地质历史时期(地质时间)包括震旦纪(Z)、寒武纪(€)、奥陶纪(O)，志留纪(S)、泥盆纪(D)、石炭纪(C)、早二叠世(P1)、晚二叠世(P2)、早三叠世(T1)、中三叠世(T2)、晚三叠世(T3)、早侏罗世(J1)、中侏罗世(J2)、晚侏罗世(J3)、早白垩世(K1)、晚白垩世(K2)、古近纪(E)、新近纪(N)和第四纪(Q)。(实施例)图1为本专利技术实施例的泥页岩古抗压强度确定方法的流程示意图，下面参照图1来说明该方法的各个步骤。步骤S110，恢复地层的埋藏史，在埋藏史恢复的基础上，恢复出泥页岩古岩石密度。需要说明的是，所谓“古岩石密度”是指地质历史时期的岩石密度，比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泥页岩古抗压强度确定方法，包括：步骤一，恢复地层的埋藏史，在埋藏史恢复的基础上，恢复出泥页岩的古岩石密度；步骤二，依据古岩石密度计算古垂直有效压力，并利用围压和垂直有效压力之间的关系计算古围压；步骤三，通过对试验测试数据进行拟合，获得围压对泥页岩抗压强度影响的数学模型，并以此数学模型对抗压强度进行地层条件下泥页岩抗压强度的校正，并引入时间变量，从而获得古抗压强度。

【技术特征摘要】
1.一种泥页岩古抗压强度确定方法，包括：步骤一，恢复地层的埋藏史，在埋藏史恢复的基础上，恢复出泥页岩的古岩石密度；步骤二，依据古岩石密度计算古垂直有效压力，并利用围压和垂直有效压力之间的关系计算古围压；步骤三，通过对试验测试数据进行拟合，获得围压对泥页岩抗压强度影响的数学模型，并以此数学模型对抗压强度进行地层条件下泥页岩抗压强度的校正，并引入时间变量，从而获得古抗压强度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，基于盆地模拟中的埋藏史恢复技术恢复地层的埋藏史，并基于地层岩性含量、岩性压实系数和埋深来计算古孔隙度；基于古孔隙度、流体密度和岩石骨架密度来计算古岩石密度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算古孔隙度：其中，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度；Pn为第n种岩性百分含量；cn为第n种岩性压实系数；Z(t)为t时刻的埋深；为第n种岩性的孔隙度。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算古岩石密度：其中，ρ(Z,t)为地质时间t、埋深为Z时的地层密度，ρf为流体密度，ρr为岩石骨架密度，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用如下表达式来计算古垂直有效压力：其中，σ'v(Z,t)为地质时...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁玉松，周雁，李双建，孙炜，邱登峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11