一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法技术

本发明专利技术公开一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，包括：收集天然裂缝性储层的天然裂缝走向、水平最大主应力方向、水平最大主应力、水平最小主应力、孔隙弹性常数和地层流体压力；计算天然裂缝逼近角；计算天然裂缝面的法向应力和剪应力；计算天然裂缝中的有效法向正应力和有效剪应力；计算天然裂缝内摩擦系数。本发明专利技术应用力学原理和强度准则通过数学方法获得含有天然裂缝介质的岩体中高角度天然裂缝内摩擦角计算方法；从而填补了获取高角度天然裂缝内摩擦系数方法的空白，解决了困惑近年来非常规储层体积压设计中获取所涉及的天然裂缝内摩擦系数的困难。及的天然裂缝内摩擦系数的困难。及的天然裂缝内摩擦系数的困难。

【技术实现步骤摘要】
一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法


[0001]本专利技术涉及一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，属于非常规储层体积压裂勘探开发


技术介绍

[0002]岩石的力学参数在工程
有十分重要的应用，在《工程岩体试验方法标准》中对于连续体介质的力学参数测试给出了推荐的方法。对于岩体剪切性质的测试主要包括三轴压缩试验测试和直接剪切试验测试。刘建锋和谢和平等专利技术了《一种岩石结构面剪切试验方法及其实施装置》(201210223787)，将岩石样品试块上下两部分通过填充分别固定在口面相对的上下两开口剪切盒内，且使上下两剪切盒的口面保持一定的间距，以使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间；对上下剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷，通过剪切盒内的填充物作用于岩石样品试块上，进而作用于岩石样品试块结构面上，从而获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。徐荣超等针对采用传统的测试方法及试样进行试验无法获取剪切面非均匀受力时岩石抗剪强度的问题，专利技术了《一种岩石抗剪强度的测试方法与流程》(201710937345)，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。显然，这些方法和装置都是针对均匀连续体介质的实验测试方法，获得的是连续介质体的内摩擦系数等力学参数。
[0003]近年来，为满足国家能源战略安全形势需要，对非常规储层实施缝网体积压裂改造技术得到快速发展，引领了油气藏增产改造技术的发展方向，尤其是促使业界极度关注含天然裂缝介质的破裂机制及其延伸演化进程。研究表明：天然裂缝的内摩擦系数显著制约了水力裂缝—人工裂缝相互制约条件条的网络裂缝扩展行为，进而决定压裂增产改造范围而显著影响了体积压裂改造效果。因此，获得天然裂缝壁面的内摩擦系数非常重要。但由于获取含天然裂缝介质的岩石样品十分困难，并且储层中充满了地层流体。因此，前述实验测试方法并不能满足含天然裂缝介质中获取天然裂缝壁面的内摩擦系数的工程要求。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，包括以下步骤：
[0006]A、收集天然裂缝性储层的天然裂缝走向、水平最大主应力方向、水平最大主应力、水平最小主应力、孔隙弹性常数和地层流体压力；
[0007]B、基于天然裂缝走向与水平最大主应力方向计算天然裂缝逼近角；
[0008]C、基于水平最大主应力、水平最小主应力、天然裂缝逼近角计算天然裂缝面的法向应力和剪应力；
[0009]D、基于孔隙弹性常数、地层流体压力、法向应力和剪应力计算天然裂缝中的有效
法向正应力和有效剪应力；
[0010]E、基于天然裂缝中的有效法向正应力和有效剪应力计算天然裂缝内摩擦系数。
[0011]进一步的技术方案是，所述步骤A中采用成像测井或定向取芯的镜下观察获取天然裂缝走向；采用微地震监测或岩心实验测试方法获取水平最大主应力方位；通过测试压裂解释或者Kaiser效应岩心测试或者校正后的测井解释方法确定水平最大主应力、水平最小主应力；通过岩心实验测试确定岩石孔隙弹性常数。
[0012]进一步的技术方案是，所述步骤B中的计算公式为：
[0013]β＝天然裂缝走向
‑
水平最大主应力方位
[0014]式中：β为天然裂缝逼近角。
[0015]进一步的技术方案是，所述步骤C中的计算公式为：
[0016][0017][0018]式中：σ1、σ3分别为水平最大主应力、水平最小主应力；σ为法向应力；τ为剪应力。
[0019]进一步的技术方案是，所述步骤D中的计算公式为：
[0020]σ
n,e
＝σ
‑
α.p
s
[0021]τ
e
＝τ
[0022]式中：α为孔隙弹性常数；p
s
为地层流体压力；τ
e
为有效剪应力；σ
n,e
为有效法向正应力。
[0023]进一步的技术方案是，所述步骤E中的计算公式为：
[0024]μ＝τ
e
/σ
n,e
[0025]式中：μ为天然裂缝内摩擦系数。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术考虑在原地应力场、地层流体共同作用下，提出一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，该方法应用力学原理和强度准则通过数学方法获得含有天然裂缝介质的岩体中高角度天然裂缝内摩擦角计算方法；从而填补了获取高角度天然裂缝内摩擦系数方法的空白，解决了困惑近年来非常规储层体积压设计中获取所涉及的天然裂缝内摩擦系数的困难。
附图说明
[0027]图1是天然裂缝与主应力方向的几何关系图；
[0028]图2是成像测井解释XJ
‑
J102井(1380
‑
1403m井段)的天然裂缝优势走向图；
[0029]图3是微地震测试确定目标工区的水平最大主应力方位图；
[0030]图4是天然裂缝内摩擦系数与逼近角的关系图。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术的一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，包括以下步骤：
[0033]A、依据测井资料解释或收集地层中高角度天然裂缝走向、水平最大主应力方向、水平最大主应力、水平最小主应力、孔隙弹性常数和地层流体压力；
[0034]其中天然裂缝走向通常可以采用成像测井或定向取芯的镜下观察获取；
[0035]水平最大主应力方位可采用微地震监测或岩心实验测试等方法获取；
[0036]水平两向主应力数值可通过测试压裂解释或者Kaiser效应岩心测试或者校正后的测井解释等方法确定；
[0037]岩石孔隙弹性常数通过岩心实验测试或其它方法获得；
[0038]B、基于天然裂缝走向与水平最大主应力方向计算逼近角；
[0039]β＝天然裂缝走向
‑
水平最大主应力方位
[0040]式中：β为天然裂缝逼近角；
[0041]C、基于水平最大主应力、水平最小主应力、天然裂缝逼近角计算天然裂缝面的法向应力和剪应力；
[0042]在油气藏成藏过程中形成的高角度天然裂缝的俯视图如附图1所示。按照工程力学或岩石力学中应力分解原理，可导出含天然裂缝的岩体介质中两向水平主应力作用于天然裂缝面的法向应力和剪应力计算公式；
[0043][0044][0045]式中：σ1、σ3分别为水平最大主应力、水平最小主应力，MPa；σ为法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、收集天然裂缝性储层的天然裂缝走向、水平最大主应力方向、水平最大主应力、水平最小主应力、孔隙弹性常数和地层流体压力；B、基于天然裂缝走向与水平最大主应力方向计算天然裂缝逼近角；C、基于水平最大主应力、水平最小主应力、天然裂缝逼近角计算天然裂缝面的法向应力和剪应力；D、基于孔隙弹性常数、地层流体压力、法向应力和剪应力计算天然裂缝中的有效法向正应力和有效剪应力；E、基于天然裂缝中的有效法向正应力和有效剪应力计算天然裂缝内摩擦系数。2.根据权利要求1所述的一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，其特征在于，所述步骤A中采用成像测井或定向取芯的镜下观察获取天然裂缝走向；采用微地震监测或岩心实验测试方法获取水平最大主应力方位；通过测试压裂解释或者Kaiser效应岩心测试或者校正后的测井解释方法确定水平最大主应力、水平最小主应力；通过岩心实验测试确定岩石孔隙弹性常数。3.根据权利要求1所述的一种计算地层中高角度天然裂缝内摩擦系数的方法，其特征在于，所述步骤B中的计算公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永全，吕蓓，罗垚，胡若菡，王荣，王强，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：