一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法。包括步骤1.地层有效围压及实验测试围压点的计算确定；步骤2.代表性岩心测试样品制备及声波测试频率选择；步骤3.岩心试样在不同围压下的声波波速测试；步骤4.利用声波波速计算岩心试样在不同围压下的应力敏感性系数。本发明专利技术不仅适用于高孔高渗地层、中孔中渗地层，也可以对低孔低渗，特低孔特低渗等地层的应力敏感性进行便捷评价，克服了低孔低渗、特低孔特低渗地层由于高围压条件下渗透率耗时长、难度大、误差大，甚至无法准确测得，导致的敏感性无法准确合理评价的难题。本发明专利技术对深层油气尤其是页岩油气等特低渗、非常规油气资源的安全钻井、长期高效开发具有重要意义。长期高效开发具有重要意义。长期高效开发具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法


[0001]本专利技术属于石油地质、油气井工程、油气田开发工程、石油与天然气开采等领域，尤其涉及一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法。

技术介绍

[0002]储层的应力敏感性评价是确定油气井合理生产压差、指定油气开采实施方案的重要依据，对保障油气藏的长期安全高效开发、提高油气藏采收率具有重要意义。目前，主要通过利用稳态法或脉冲衰减法直接测试岩心在不同围压或不同流压下的渗透率，分析渗透率随围压或流压的变化，实现储层应力敏感性的评价；但对于低渗、特低渗储层，由于储层岩心渗透性差，通常面临渗透率测试耗时长，误差大、结果受测试流体介质影响大，并且围压条件下甚至无法测得渗透率等系列问题，导致无法实现地层应力敏感性的科学有效评价。

技术实现思路

[0003]针对储层应力敏感性评价现有技术的不足，本专利技术基于声波对地层围压、孔隙结构具有显著影响的基本原理，提供一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法。本专利技术方法通过计算地层有效围压，选取声波频率，不同围压下的声波测试，利用声波波速计算岩心的应力敏感性系数，地层应力敏感性系数确定，利用声波对围压的响应实现了应力敏感性的科学有效评价。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1.地层有效围压及实验测试围压点的计算确定
[0007](1)确定有效围压
[0008]根据储层的初始压力系数，以及上覆地层岩石的平均密度，计算有效地层围压P
ec
，
[0009][0010]式中：DEPTH为所评价地层的中部深部；Den为上覆地层的平均密度，P
p
为所评价地层的地层压力系数；d
dep
为地层深度。
[0011](2)确定最小测试围压、最大测试围压
[0012]其中，最小测试围压P
min
不大于3.0MPa；最大测试围压P
max
由式(2)计算得到；
[0013]P
max
＝P
ec
·
A(2)
[0014]其中，A为最大测试围压计算系数。系数A取值根据油气开采作业所需的最大有效围压确定；在无法依据油气开采工程确定时，可取值：
[0015](3)确定测试围压点P
T
。
[0016]由式(3)确定M+1个测试围压点P
T
：
[0017]P
T
＝{P0，P1，
…
，P
i
，
…
P
M
}(3)
[0018]其中，P0＝P
min
，P
M
＝P
max
，M≥3
[0019]步骤2.代表性岩心测试样品制备及声波测试频率选择
[0020](1)钻取具有代表性的测试试样
[0021]从所评价储层的井下全直径取心中钻取N个岩性相同但孔隙度具有明显差异的标准柱塞岩心试样S1、S2、...S
i
...S
N
作为地层应力敏感性评价的代表性岩心样品，其中所钻取的柱塞试样数量N≥5，同时柱塞岩心试样的端面打磨平整且两端相平行；
[0022](2)用于地层应力敏感性评价声波频率选取
[0023]分别对N个标准柱塞岩心试样S1、S2、
…
、S
i
、
…
、S
N
施加围压P0、并通过对试样进行初步声波测试选取声波频率，入射声波频率的选取如下：测试频率大于50KHz，且利用所选择的频率声波对各个试样进行测试均可获取完整清晰的波形。
[0024](3)测试围压P0条件下试样的声波波速
[0025]分别对N个标准柱塞岩心试样S1、S2、...S
i
...S
N
施加围压P0、并进行声波波速测试，获取N个试样在围压P0下的声波波速SV
10
、SV
20
、
…
、SV
i0
、
…
、SV
N0
；
[0026]步骤3.岩心试样在不同围压下的声波波速测试
[0027]地层应力敏感性评价需分别对岩心试样开展加载路径条件下与卸载路径条件下的声波测试，具体如下：
[0028](1)测试加载条件下试样的声波波速。
[0029]对标准柱塞岩心试样依次施加围压P1，
…
，P
i
，
…
，P
M
。施加围压稳定后，保持时间不少于5min，然后测试试样在各个围压条件下的声波波速分别对N个标准柱塞岩心试样分别进行声波波速测试，得到N个试样在加载条件、M+1个测试围压下的声波波速SV
+
。
[0030][0031]其中，为加载条件、试样i在围压P
j
下的声波波速。
[0032](2)测试卸载条件下试样的声波波速
[0033]围压施加至P
M
后，依次卸除围压至P
M
‑1，
…
，P
i
，
…
P1，P0。围压稳定后，保持时间不少于5min，然后测试试样在各个围压条件下的声波波速分别对N个标准柱塞岩心试样分别进行声波波速测试，得到N个标准柱塞岩心试样分别进行声波波速测试，得到N个试样在加载条件、M+1个测试围压下的声波波速SV
‑
。
[0034][0035]其中，为卸载条件、试样i在围压P
j
下的声波波速。
[0036]步骤4.利用声波波速计算岩心试样在不同围压下的应力敏感性系数
[0037]地层应力敏感性评价分别计算岩心试样在加载路径不同围压下的应力敏感性系数与在卸载路径不同围压下的应力敏感性系数，具体如下：
[0038](1)加载条件下，试样在各个围压下的应力敏感系数计算
[0039]对于加载过程的应力敏感系数，由式(6)计算，对N个标准柱塞岩心试样在M个围压点的应力敏感系数进行分别计算，得到N个试样在加载条件、M个不同围压下的应力敏感系数矩阵Ss
+
，如式(7)所示。
[0040][0041]为加载条件、试样i在围压P
j
下的应力敏感性系数；其数值越大，则表明试样i所代表的地层在加载围压P
j
下的应力敏感性越强。
[0042][0043](2)卸载条件下，试样在各个围压下的应力敏感系数计算。
[0044]对于卸载过程的应力敏感系数，由式(8)计算。对N个标准柱塞岩心试样在M个围压点的应力敏感系数进行分别计算，得到N个试样在卸载条件、M个不同围压下的应力敏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声波响应的地层应力敏感性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.地层有效围压及实验测试围压点的计算确定(1)确定有效围压根据储层的初始压力系数，以及上覆地层岩石的平均密度，计算有效地层围压P
ec
，式中：DEPTH为所评价地层的中部深部；Den为上覆地层的平均密度，P
p
为所评价地层的地层压力系数；d
dep
为地层深度；(2)确定最小测试围压、最大测试围压其中，最小测试围压P
min
不大于3.0MPa；最大测试围压P
max
由式(2)计算得到；P
max
＝P
ec
·
A(2)式中：A为最大测试围压计算系数；(3)确定测试围压点P
T
由式(3)确定M+1个测试围压点P
T
：P
T
＝{P0，P1，
…
，P
i
，
…
P
M
}(3)其中，P0＝P
min
，P
M
＝P
max
，M≥3；步骤2.代表性岩心测试样品制备及声波测试频率选择(1)钻取具有代表性的测试试样从所评价储层的井下全直径取心中钻取N个岩性相同但孔隙度具有明显差异的标准柱塞岩心试样S1、S2、...S
i
...S
N
作为地层应力敏感性评价的代表性岩心样品，其中所钻取的柱塞试样数量N≥5，同时柱塞岩心试样的端面打磨平整且两端相平行；(2)用于地层应力敏感性评价的声波频率选取分别对N个标准柱塞岩心试样S1、S2、
…
、S
i
、
…
、S
N
施加围压P0、并通过对试样进行初步声波测试选取声波频率，入射声波频率的选取如下：大于50KHz，且利用所选择的频率声波对各个试样进行测试均能获取完整清晰的波形；(3)测试围压P0条件下试样的声波波速分别对N个标准柱塞岩心试样S1、S2、...S
i
...S
N
施加围压P0、并进行声波波速测试，获取N个试样在围压P0下的声波波速SV
10
、SV
20
、
…
、SV
i0
、
…
、SV
N0
；步骤3.岩心试样在不同围压下的声波波速测试地层应力敏感性评价需分别对岩心试样开展加载路径条件下与卸载路径条件下的声波测试，具体如下：(1)测试加载条件下试样的声波波速对标准柱塞岩心试样依次施加围压P1，
…
，P
i
，
…
，P
M
...

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