一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法技术

本发明专利技术公开一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，包括根据全波列偶极声波测井资料计算岩石各向异性刚度系数；计算岩石的弹性模量、泊松比、Thomsen系数、岩石的柔度系数；根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面；计算近井壁任意位置的柔度张量变化量；根据近井壁任意位置的柔度张量变化量计算近井壁任意位置地层岩石的弥散损伤参数。本发明专利技术采用声波测井进行近井壁地层的损伤特性评价，将地层视为横观各向同性介质，利用声波测井资料计算分析了不同岩性和不同径向位置的岩石力学参数、Thomsen各向异性系数以及力学损伤参数，对于地应力评价、井壁稳定分析和水力压裂等具有十分重要的作用。壁稳定分析和水力压裂等具有十分重要的作用。壁稳定分析和水力压裂等具有十分重要的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法


[0001]本专利技术涉及一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法。

技术介绍

[0002]在钻井过程中经常遇到井眼坍塌、掉块、扩径等井壁失稳问题，而在水力压裂过程中，天然微裂缝发育的地层往往先于岩石本体开裂，使得水力裂缝在延伸的过程中沿微裂缝面优先扩展，降低了压裂成功率。深部地层中本身存在许多微裂缝，钻井工程中的井壁失稳问题和水力压裂的裂缝扩展问题都可以视为微裂缝在外部因素(力学、化学因素)的作用下扩展、汇合、贯通形成宏观裂缝，宏观裂缝进一步发展直至破坏的过程。
[0003]因此，了解地层岩石的声波测井响应特征及其反映的力学性质、各向异性、损伤以及在近井壁地层的分布特性，对深层油气勘探开发过程中的地应力评价、井壁稳定性分析和体积压裂改造设计与施工意义重大。
[0004]事实上，岩石中不连续的微裂缝是造成应力各向异性的重要原因之一，脆性岩石在加压过程中的失效是由于存在于岩石中的具有方向性分布的微裂缝的扩展、连通造成的，这一过程是岩石发生力学损伤的主要原因。由于这些微裂缝的存在而造成的损伤通常是各向异性的，这种各向异性可以用二阶和四阶张量来表示，Sayers提出了利用弥散损伤模型来评价岩石损伤，一些学者通过开展不同围压下声波速度测试评价了岩石的损伤情况。
[0005]但是，目前关于岩石各向异性损伤的研究主要是室内岩心测试，实验过程中虽然考虑了围压的变化，但不能完全反映井周地层的真实情况，并且不能反映近井壁地层中岩石力学参数、各向异性、损伤特性的径向分布和演化特性，此外，室内测试还存在取心困难、测试昂贵、获得的数据有限等缺点。声波测井资料蕴含了丰富的地层信息，并且具有获取成本相对低、采样点连续等优点，目前利用声波测井资料评价近井壁地层损伤情况的研究尚未见报道。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，从而为地应力评价、井壁稳定分析和水力压裂改造设计提供基础依据。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，包括：
[0008]根据全波列偶极声波测井资料计算岩石各向异性刚度系数；
[0009]根据岩石各向异性刚度系数计算岩石的弹性模量、泊松比、Thomsen系数、岩石的柔度系数；
[0010]根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面；
[0011]根据井壁周围地层声波速度的径向剖面计算近井壁任意位置的柔度张量变化量；
[0012]根据近井壁任意位置的柔度张量变化量计算近井壁任意位置地层岩石的弥散损
伤参数。
[0013]进一步的技术方案是，所述岩石各向异性刚度系数的计算公式为：
[0014][0015][0016]式中：C
33
为沿井轴的纵波刚度；V
pv
为沿井轴的纵波波速；C
44
为沿井轴的横波刚度；V
sv
为沿井轴的横波波速；C
66
为横向的横波刚度；V
sh
为横向的横波波速；ρ为岩石密度；C
11
为垂直于井眼的纵波刚度；C
12
、C
13
为平行于层理面方向两个正交的剪切刚度。
[0017]进一步的技术方案是，所述岩石的弹性模量的计算公式为：
[0018][0019]式中：E
v
为垂直方向的杨氏模量；E
h
为平行方向的杨氏模量。
[0020]进一步的技术方案是，所述岩石的泊松比的计算公式为：
[0021][0022]式中：μ
v
为垂直方向的泊松比；μ
h
为平行方向的泊松比。
[0023]进一步的技术方案是，所述Thomsen系数的计算公式为：
[0024][0025]式中：ε为纵波各向异性程度；δ为纵波变异系数；γ为横波各向异性程度。
[0026]进一步的技术方案是，所述岩石的柔度系数的计算公式为：
[0027][0028]式中：S
11
为垂直于井眼的柔度系数；S
12
、S
13
为平行于层理面方向的两个正交柔度
系数；S
33
为沿井轴的柔度系数。
[0029]进一步的技术方案是，根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面包括：
[0030]根据全波列偶极声波测井资料获取每个采样深度点的频散曲线；
[0031]对每个采样深度点的频散曲线进行反演得到井壁周围地层声波速度的径向剖面。
[0032]进一步的技术方案是，其反演公式为：
[0033][0034]式中：V
m
为以Δr和ΔV为函数模型的频散曲线，Δr和ΔV分别为径向变化地层的厚度和横波波速的变化量；Ω为给定的频率范围，取3.5
‑
10kHz；E
’
为每个频率上残差的总和；Ω
’
为Ω的高频段子集，取8
‑
10kHz；λ为权重因子取2。
[0035]进一步的技术方案是，所述柔度张量变化量的计算公式为：
[0036][0037]式中：是岩石固有性质的柔度张量；ΔS
ij
(r)是柔度张量变化量；S
ij
(r)为实测柔度张量；r为径向距离；i＝1,2,3
…
6；j＝1,2,3
…
6。
[0038]进一步的技术方案是，所述弥散损伤参数的计算公式为：
[0039][0040]式中：α
11
(r)为位置r处垂向上的损伤参数；α
33
(r)为位置r处水平向的损伤参数；ΔS
11
(r)、ΔS
13
(r)、ΔS
33
(r)、ΔS
44
(r)、ΔS
66
(r)分别为位置r处柔度张量变化量ΔS
ij
(r)的各个分量。
[0041]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用声波测井进行近井壁地层的损伤特性评价，将地层视为横观各向同性介质，利用声波测井资料计算分析了不同岩性和不同径向位置的岩石力学参数、Thomsen各向异性系数以及力学损伤参数，对于地应力评价、井壁稳定分析和水力压裂等具有十分重要的作用。
附图说明
[0042]图1为本专利技术流程图；
[0043]图2为DL1井岩石力学参数测井解释成果图；
[0044]图3为4255m处弹性力学参数径向分布；
[0045]图4为4255m处Thomsen系数径向分布；
[0046]图5为4255m处损伤参数径向分布。
具体实施方式
[0047]下面将结合附图对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，包括：根据全波列偶极声波测井资料计算岩石各向异性刚度系数；根据岩石各向异性刚度系数计算岩石的弹性模量、泊松比、Thomsen系数、岩石的柔度系数；根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面；根据井壁周围地层声波速度的径向剖面计算近井壁任意位置的柔度张量变化量；根据近井壁任意位置的柔度张量变化量计算近井壁任意位置地层岩石的弥散损伤参数。2.根据权利要求1所述的一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，所述岩石各向异性刚度系数的计算公式为：在于，所述岩石各向异性刚度系数的计算公式为：式中：C
33
为沿井轴的纵波刚度；V
pv
为沿井轴的纵波波速；C
44
为沿井轴的横波刚度；V
sv
为沿井轴的横波波速；C
66
为横向的横波刚度；V
sh
为横向的横波波速；ρ为岩石密度；C
11
为垂直于井眼的纵波刚度；C
12
、C
13
为平行于层理面方向两个正交的剪切刚度。3.根据权利要求2所述的一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，所述岩石的弹性模量的计算公式为：式中：E
v
为垂直方向的杨氏模量；E
h
为平行方向的杨氏模量。4.根据权利要求2所述的一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，所述岩石的泊松比的计算公式为：式中：μ
v
为垂直方向的泊松比；μ
h
为平行方向的泊松比。5.根据权利要求2所述的一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，所述Thomsen系数的计算公式为：
式中：ε为纵波各向异性程度；δ为纵波变异系数；γ为横波各向异性程度。6.根据权利要求2所述的一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，其特征在于，所述岩石的柔度系数的计算公式为：式中：S
11<...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天寿，张赟，桂俊川，刘阳，陈平，付建红，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：