基于分形-波动理论的页岩纹层发育程度表征方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于分形

【技术实现步骤摘要】
基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法和装置


[0001]本专利技术涉及油气勘探及材料分析
，尤其涉及一种基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法和装置。

技术介绍

[0002]在我国四川盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、准噶尔盆地赋存大量的页岩油气，页岩油气已成为我国天然气资源的重要组成部分。随着页岩油气勘探与开发的不断深入，学者们发现页岩油气储集层具有强非均质性，主要是由古沉积环境等变化而形成的纹层叠置所致。页岩纹层不仅能够反映页岩储集层的微观结构特征和储集性能，更能揭示页岩储集层改造过程中压裂缝网的扩展规律及压裂效果。纹层广泛发育在富有机质页岩层系中，对自生自储的页岩油气储集层的品质影响甚重，使得页岩纹层研究成为页岩油气勘探与开发基础研究工作中的焦点。
[0003]目前，纹层表征方法多采用不同角度单三轴岩石力学实验，都是散点测量，加之矿产资源开采逐渐向深部发展，地质构造环境复杂，取芯作业变得十分困难。并且样品处于厘米尺度，对毫米级纹层无法表征。采用划痕手段可以获得连续剖面力学性质，制备的样本量小，可以从少量岩芯分析中获得有关岩石非均质行为的最大信息，优势明显。然而，目前采用划痕手段只能得到硬度、断裂韧性等参数，缺少页岩纹层发育程度表征方法。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了如下技术方案。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法，包括：获取页岩划痕试验数据；利用划痕试验数据分别绘制划入距离
‑
深度曲线以及划入深度
‑
距离曲线；采用不同的标度划分所述划入距离
‑
深度曲线并建立划痕复杂度；采用不同的域值等值划分所述划入深度
‑
距离曲线并建立划痕波动步长；根据波动步长和划痕复杂度计算纹层发育指数，并定义纹层发育分级指标以表征纹层发育程度。
[0006]优选地，所述页岩划痕试验数据通过划痕试验获取得到，所述划痕试验包括预扫描、刻扫描和后扫描三个阶段；在预扫描阶段，以恒定接触力扫描样品表面，记录划入深度随划入距离的变化；在刻扫描阶段，线性加载刻划样品，记录加载力、摩擦力、划入深度随划入距离的变化；在后扫描阶段，以恒定接触力扫描划痕形貌，记录划入深度随划入距离的变化。
[0007]优选地，所述采用不同的标度划分所述划入距离—深度曲线并建立划痕复杂度包括：用不同的标度将所述划入距离—深度曲线的纵坐标划入深度进行划分，对应各标
度生成多个区间；在各个区间内，按照如下公式计算对应的盒数目：，若为整数；，若为非整数；式中，为盒数目，为标度，为区间内信号数据的最大值的整数部分，为区间内信号数据的最小值的整数部分；将各标度对应的所有区间的盒数目相加得到总盒数目；建立各标度与对应的总盒数目之间的双对数关系曲线；计算各标度对应的双对数关系曲线中的直线段的斜率作为对应划入距离—深度曲线的复杂度；计算各复杂度的均值作为岩石的划痕复杂度。
[0008]优选地，所述采用不同的域值等值划分所述划入深度
‑
距离曲线并建立划痕波动步长包括：用不同的域值将所述划入深度
‑
距离曲线的纵坐标划入距离进行等值划分，生成不同数量的域；计算每个域内所包含的所述划入深度
‑
距离曲线的驻点个数，当驻点个数为1的占比达到最大值时，对应的域值定义为划痕波动步长。
[0009]优选地，在用不同的域值将所述划入深度
‑
距离曲线的纵坐标划入距离进行等值划分之前还包括：以预设的比例放大所述划入深度
‑
距离曲线纵坐标划入距离的长度，但保持纵坐标数值不变，生成修正的划入深度
‑
距离曲线。
[0010]优选地，所述根据波动步长和划痕复杂度计算纹层发育指数包括：，其中，为纹层发育指数，为修正系数取值100，为波动步长，为划痕复杂度。
[0011]优选地，所述定义纹层发育分级指标以表征纹层发育程度包括：当时，发育程度定义为一级发育水平；当时，发育程度定义为二级发育水平；当时，发育程度定义为三级发育水平。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征装置，包括：数据获取模块，用于获取页岩划痕试验数据；曲线绘制模块，用于利用划痕试验数据分别绘制划入距离
‑
深度曲线以及划入深度
‑
距离曲线；划痕复杂度建立模块，用于采用不同的标度划分所述划入距离
‑
深度曲线并建立
划痕复杂度；波动步长建立模块，用于采用不同的域值等值划分所述划入深度
‑
距离曲线并建立划痕波动步长；纹层发育程度表征模块，用于根据波动步长和划痕复杂度计算纹层发育指数，并定义纹层发育分级指标以表征纹层发育程度。
[0013]本专利技术第三方面提供了一种存储器，存储有多条指令，所述指令用于实现如第一方面所述的方法。
[0014]本专利技术第四方面提供了一种电子设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如第一方面所述的方法。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法和装置。通过页岩划痕试验、数据处理、图像分析等手段进行研究，基于波动理论建立划痕波动步长，用以定量表述纹层状页岩划痕曲线的波动频率；基于分形理论建立纹层页岩发育复杂度指标，用以定量表述纹层状页岩划痕曲线的复杂度；最后结合分形
‑
波动理论并引入纹层发育指数及定义纹层发育分级指标以综合表征纹层发育程度。本专利技术解决了现有技术中划痕试验缺少页岩纹层发育程度表征方法的问题。另外，本专利技术提供的方法所需要的测试设备简单，测试原理清晰，易于实现。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所述基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法流程示意图；图2为划痕试验示意图；图3a
‑
图3d分别为不同样品划痕的划入距离
‑
深度曲线；图4a
‑
图4d分别为利用标度50、100、150和200划分的黄铁矿的划入距离
‑
深度曲线；图5为双对数关系曲线；图6a为划入深度
‑
距离曲线，图6b为修正的划入深度
‑
距离曲线；图7a
‑
图7d分别为利用域值10、15、20、30划分的黄铁矿的划入深度
‑
距离曲线；图8为不同域值对应的驻点占比示意图；图9为本专利技术所述基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征装置的功能模块示意图；图2中，各符号的含义为：1、划痕试验样品，2、划痕压头，FN、垂向载荷，FT、水平载荷。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法，其特征在于，包括：获取页岩划痕试验数据；利用划痕试验数据分别绘制划入距离
‑
深度曲线以及划入深度
‑
距离曲线；采用不同的标度划分所述划入距离
‑
深度曲线并建立划痕复杂度；采用不同的域值等值划分所述划入深度
‑
距离曲线并建立划痕波动步长；根据波动步长和划痕复杂度计算纹层发育指数，并定义纹层发育分级指标以表征纹层发育程度；其中，所述采用不同的标度划分所述划入距离
‑
深度曲线并建立划痕复杂度包括：用不同的标度将所述划入距离
‑
深度曲线的纵坐标划入深度进行划分，对应各标度生成多个区间；在各个区间内，按照如下公式计算对应的盒数目：，若为整数；，若为非整数；式中，为盒数目，为标度，为区间内信号数据的最大值的整数部分，为区间内信号数据的最小值的整数部分；将各标度对应的所有区间的盒数目相加得到总盒数目；建立各标度与对应的总盒数目之间的双对数关系曲线；计算各标度对应的双对数关系曲线中的直线段的斜率作为对应划入距离
‑
深度曲线的复杂度；计算各复杂度的均值作为岩石的划痕复杂度。2.如权利要求1所述的基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法，其特征在于，所述页岩划痕试验数据通过划痕试验获取得到，所述划痕试验包括预扫描、刻扫描和后扫描三个阶段；在预扫描阶段，以恒定接触力扫描样品表面，记录划入深度随划入距离的变化；在刻扫描阶段，线性加载刻划样品，记录加载力、摩擦力、划入深度随划入距离的变化；在后扫描阶段，以恒定接触力扫描划痕形貌，记录划入深度随划入距离的变化。3.如权利要求1所述的基于分形
‑
波动理论的页岩纹层发育程度表征方法，其特征在于，所述采用不同的域值等值划分所述划入深度
‑
距离曲线并建立划痕波动步长包括：用不同的域值将所述划入深度
‑
距离曲线的纵坐标划入距离进行等值划分，生成不同数量的域；计算每个域内所包含的所述划入深度
‑
距离曲线的驻点个数，当驻点个数为1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳，刘朝阳，刘合，李明峻，韩振川，余哲涵，申子航，左建平，吴旭，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：