一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法及预测方法技术

本发明专利技术涉及一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法及预测方法，包括：对页岩岩样开展超声波透射实验，获取原状页岩的频谱特征；获取页岩岩石参数、流体参数及外部环境参数；基于不同页岩岩石参数、流体参数及外部环境参数，开展浸泡实验；对浸泡后的页岩岩心，开展超声波透射实验，获取水化后的页岩频谱特征；根据原状页岩频谱特征、水化后页岩频谱特征，基于水化损伤系数计算模型，获得水化损伤系数实验值；基于页岩岩石参数、流体参数、外部环境参数、水化损伤系数实验值，采用神经网络算法，建立基于页岩水化参数的页岩水化损伤系数预测模型。将待预测岩样的页岩水化参数，输入页岩水化损伤系数预测模型，获得页岩水化损伤系数。数。数。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法及预测方法


[0001]本专利技术涉及页岩气勘探开发领域，尤其涉及一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法及预测方法。

技术介绍

[0002]我国页岩气资源丰富，为应对我国对于天然气的强劲需求，加大页岩气勘探开发是我国石油工业的重要任务。其中，页岩地层井壁失稳问题是阻碍页岩气高效开发的重大技术难题之一。页岩地层井壁失稳的主要原因是页岩水化损伤特征。由于页岩的强水化特征，钻井液与井壁岩石接触，形成强水化损伤，造成井壁稳定性降低，从而导致井壁垮塌失稳。
[0003]因此，为建立合理的控制井壁稳定技术，需要对页岩地层水化损伤进行精准评价，从而形成对应的技术措施。现有水化损伤评价方法的考虑因素较为单一，主要针对水化时间、流体类型进行分析。但是，实际水化过程中，水化损伤程度与外部条件、流体类型、岩石自身特征都具有相关性。外部温度、压差、流体特征、岩石密度、孔隙度、渗透率等参数都会对水化损伤造成影响。目前，尚未存在一套综合方法对水化损伤进行定理评价。

技术实现思路

[0004]本申请为了解决上述技术问题提供一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法及预测方法。
[0005]本申请通过下述技术方案实现：
[0006]一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法，包括以下步骤：
[0007]制备页岩标准圆柱岩心样品。
[0008]对页岩岩样开展超声波透射实验，获取原状页岩的频谱特征。
[0009]基于室内实验手段，获取页岩水化参数，主要分为页岩岩石参数(页岩活度、页岩密度、孔隙度、渗透率)、流体参数(流体活度)及外部环境参数(浸泡时间、浸泡温度、浸泡压差)。
[0010]基于不同页岩岩石参数、流体参数及外部环境参数，开展浸泡实验。
[0011]对浸泡后的页岩岩心，开展超声波透射实验，获取水化后的页岩频谱特征。
[0012]根据原状页岩频谱特征、水化后页岩频谱特征，基于水化损伤系数计算模型，获得水化损伤系数实验值；
[0013]基于页岩岩石参数、流体参数、外部环境参数、水化损伤系数，采用神经网络算法，建立基于页岩水化参数(岩石参数、流体参数、外部环境参数)的页岩水化损伤系数预测模型。
[0014]将待预测岩样的页岩水化参数，输入建立的页岩水化损伤系数预测模型，即可获得页岩水化损伤系数，实现页岩水化损伤效应评价。
[0015]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0016]1，本申请考虑了现有页岩地层水化效应评价方法的缺陷，利用水化前后的声波频谱特征，借助神经网络算法，构建了页岩水化损伤系数的预测模型；使用该预测模型预测时，所有输入参数均为原状页岩参数，即是说，使用本申请的预测方法获取页岩水化损伤系数，不会对页岩岩样造成损坏，从而增加了页岩岩样利用率；
[0017]2，本申请的预测方法，输入参数包括了岩石特征、流体特征、外部环境特征，能够较为全面系统地实现水化损伤评价；
[0018]3，本申请通过水化前后的声波频谱特征，借助BP神经网络算法，以不同页岩岩石参数、流体参数及外部环境参数为输入参数，建立了页岩水化损伤系数的预测模型，实现了页岩水化损伤的定量评价，对形成控制页岩地层井壁稳定技术具有重要意义。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施方式的限定。
[0020]图1为本专利技术流程框图；
[0021]图2是页岩频谱示意图；
[0022]图3中a是基于页岩频谱的水化损伤系数示意图，b是12块岩样的水化损伤系数实验值分布图；
[0023]图4是BP神经网络计算与学习的示意图；
[0024]图5是页岩水化损伤系数预测结果与实测结果对比图。
具体实施方式
[0025]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0026]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0028]实施例1
[0029]本实施例以12块页岩岩样与6种流体类型为基础，获取输入层参数，进而开展水化损伤系数的预测。具体包括以下步骤：
[0030]步骤一、制备页岩标准圆柱岩心。采用页岩野外露头，通过钻机钻取标准圆柱样岩心12块。
[0031]步骤二、对原状页岩岩样开展超声波透射实验，获取原状页岩的频谱特征。
[0032]其中，超声波透射实验可以直接得到页岩波形图，借助傅里叶转换，可以得到页岩频谱图。基于傅里叶变化的页岩频谱图如图2所示。
[0033]步骤三、基于室内实验，获取页岩水化参数。页岩水化参数主要分为页岩岩石参数、流体参数和外部环境参数。
[0034]页岩岩石参数具体包括页岩活度、页岩密度、孔隙度、渗透率；
[0035]流体参数包括流体活度；
[0036]外部环境参数具体包括浸泡时间、浸泡温度、浸泡压差。
[0037](a)针对页岩岩石参数：
[0038]其中，页岩密度采用体积法测量，通过天平测量页岩岩样质量。采用游标卡尺分别测量页岩岩样直径与长度，进而计算岩样体积。基于岩样质量与体积，计算得到页岩岩样密度。
[0039]孔隙度采用气测法获取：首先通过游标卡尺测量得到岩样体积V
f
，然后将页岩放入样品室开始气测，当样品室两端压力平衡时，基于平衡压力查阅图版，获得岩样骨架体积V
s
。
[0040]根据岩样体积V
f
和骨架体积V
s
，采用以下公式计算岩样孔隙度
[0041][0042]渗透率采用气测法获取：基于达西定理，气测渗透率公式为：
[0043][0044]上式中，K为渗透率；P
o
为大气压力，固定为0.1MPa；Q为大气压下的气体流量，cm3/s；μ为气体粘度，本实施例采用氮气，粘度为0.0178mPa.s；L为岩样长度，A横截面积，L与A通过游标卡尺测试计算；P1为气测时岩样室里的进气端压力；P2为气测时岩样室里的出气端压力。
[0045]页岩活度测试方法基于饱和湿度法原理，根据湿度与活度的线性相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩水化损伤系数的预测模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤：制备页岩岩样；对原状页岩岩样开展超声波透射实验，获取原状页岩的频谱特征；基于室内实验手段，获取页岩水化参数，页岩水化参数包括页岩岩石参数、流体参数及外部环境参数；基于不同页岩的岩石参数、流体参数及外部环境参数，开展浸泡实验；对浸泡后的页岩岩心，开展超声波透射实验，获取水化后的页岩频谱特征；根据原状页岩频谱特征、水化后页岩频谱特征，基于水化损伤系数计算模型，获得水化损伤系数实验值；基于页岩岩石参数、流体参数、外部环境参数、水化损伤系数实验值，采用神经网络算法，建立基于页岩水化参数的页岩水化损伤系数预测模型。2.根据权利要求1所述的预测模型建立方法，其特征在于：所述页岩岩石参数包括页岩活度、页岩密度、孔隙度、渗透率；所述流体参数包括流体活度；所述外部环境参数包括浸泡时间、浸泡温度、浸泡压差。3.根据权利要求2所述的预测模型建立方法，其特征在于：所述页岩密度采用体积法测量：通过天平测量页岩岩样质量，采用游标卡尺分别测量页岩岩样直径与长度，进而计算岩样体积；基于岩样质量与体积，计算得到页岩岩样密度。所述孔隙度采用气测法获取：首先通过游标卡尺测量得到岩样体积V
f
，然后将页岩放入样品室开始气测，当样品室两端压力平衡时，基于平衡压力查阅图版，获得岩样骨架体积V
s
；根据岩样体积和骨架体积，采用以下公式计算岩样孔隙度：式中，为岩样孔隙度，V
f
为岩样体积，V
s
为骨架体积。4.根据权利要求2或3所述的预测模型建立方法，其特征在于：所述渗透率采用气测法获取：基于达西定理，气测渗透率公式为：式中，K为渗透率；P
o
为大气压力，固定为0.1MPa；Q为大气压下的气体流量，cm3/s；μ为气体粘度，本实施例采用氮气，粘度为0.0178mPa.s；L为岩样长度，A横截面积，L与A通过游标卡尺测试计算；P1为气测时岩样室里的进气端压力；P2为气测时岩样室里的出气端压力；所述页岩活度采用以下公式计算得到：a
w
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁乙，刘向君，梁利喜，熊健，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：