【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气井工程技术研究领域，具体而言，涉及一种基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法。
技术介绍
1、我国的非常规油气资源(页岩油、页岩气、致密油等)储量丰富，开发前景广阔。与常规的石油天然气储层不同，非常规油气储层的特点是油气资源赋存在更小尺度的孔隙、裂缝内，常规的钻井工序完成后，产量极低，不具有商业开发价值，需进行储层改造。目前成熟有效的储层改造方法是水平井钻井和分段压裂，水平井穿行于储层内部，分段压裂在储层中形成更多人工裂缝，二者结合，使得整个储层中的油气渗流通道大大增加，从而将赋存在微小孔缝中的油气资源采出。
2、在不同类型的储层中开展水力压裂，压裂效果也存在较大差异，在脆性强的储层中压裂，可以产生更多的裂缝，形成裂缝网络的效果，后期的油气产量也较高；在塑性强的地层中压裂，往往裂缝形态单一，裂缝数量较少，后期的增产效果也不明显。因此对储层的脆性进行有效评价，对于甜点优选、压裂设计优化，具有重要意义。
3、基于岩石压缩试验中获得的全应力-应变曲线进行脆性评价，是一种获得广泛认可的、较准确的脆性评价方法。如图1所示，岩石的全应力-应变曲线记录了压缩试验过程中，岩石从最初变形到最终破坏全过程的受力-变形对应关系，具体可以分为如下几个典型阶段：
4、(1)oa—压密阶段，应力缓慢增加，曲线朝上凹，岩石试样内部初始微裂纹逐渐被压缩闭合而产生非线性变形，卸载后全部恢复，属于弹性变形。单轴压缩下该过程比较显著，高围压下的三轴压缩试验，该阶段不明显。
5、(2)ab—线
6、(3)bc—曲线偏离线性，出现塑性变形。从b点开始，试件内部开始出现新的微裂纹或已有的微裂纹开始扩展，随应力增大，数量增多，表征着岩石的破坏已经开始。
7、(4)cd—岩石内部裂纹形成速度增快，密度加大，进入非稳定扩展阶段，d点应力到达峰值，到达岩石最大承载能力。
8、(5)de—应变继续增大，岩石承载力降低，表现出应变软化特征，此阶段内岩石的微裂隙逐渐贯通，形成宏观剪切裂缝。
9、(6)ef—残余强度阶段，应力相对恒定，应变不断增加，表明岩石样品沿着形成的宏观剪切裂缝稳定滑移。
10、以往的基于全应力-应变曲线的脆性评价方法只关注于曲线本身的一些特征点，缺乏对试样破裂形态的综合考虑。比如，如果两类岩石的应力-应变曲线特征点都相同，但是一种岩石破裂后只形成了一条裂缝，而另一种岩石则形成了多条裂缝，裂缝形态复杂，显然后一种岩石的脆性更强，在压裂过程中更易形成复杂压裂缝网，而按照以往的脆性评价方法，这两种岩石具有相同的脆性指数，脆性相同，这样的评价方法显然是不够准确的，没有反映真实情况。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，实现了对油气储层岩石脆性的更加合理、准确、全面的评价。
2、本申请提供了一种基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，包括：
3、s1，开展岩石样品三轴压缩试验；
4、s2，记录压缩试验全过程应力-应变曲线；
5、s3，提取峰值点前的应力-应变曲线，计算峰前弹性能累积效率；
6、s4，提取峰值点后下降段的曲线，计算下降段曲线的形态复杂度；
7、s5，提取峰值点应力和峰后稳定段残余应力，计算应力跌落幅度；
8、s6，根据峰前弹性能累积效率、下降段曲线的形态复杂度、应力跌落幅度，获得岩石脆性指数。
9、其中，s1，开展岩石样品三轴压缩试验，包括：
10、将岩石加工成满足测试规范的标准样品，利用岩石力学试验机，在设定的测试条件下开展压缩试验，测试条件包括围压、温度、加载速率。
11、其中，s2，记录压缩试验全过程应力-应变曲线，包括：
12、利用计算机数据采集与保存系统，记录整个压缩试验中岩石试样从变形到破坏的全过程的应力-应变曲线。
13、其中，s3，提取峰值点前的应力-应变曲线，计算峰前弹性能累积效率，包括：
14、提取峰值点前的应力-应变曲线部分的数据，对该部分曲线进行积分，获得试验机对试样输入的总机械能w，同时计算试样内部储存的弹性能ue，弹性能与总机械能的比值即为峰前弹性能累积效率bie。
15、其中，总机械能w、弹性能ue、弹性能累积效率bie的计算方法如下：
16、
17、式中：bie为弹性能累积效率，无量纲数，取值范围为0-1；w为试验机对试样输入的总机械能；ue为试样内部储存的弹性能；σp为峰值应力；εp为峰值应力对应的应变；e为弹性模量。
18、其中，s4，提取峰值点后下降段的曲线，计算下降段曲线的形态复杂度，包括：
19、提取全应力-应变曲线的峰后下降段图像，对图像进行二值化处理，计算曲线的分形维数df，获得定量化的曲线形态复杂度，在整体数据库中计算得到形态复杂度相对值bif；峰后下降段曲线越复杂，则计算得到的分形维数值越大。
20、其中，曲线形态复杂度的计算公式如下：
21、
22、式中：bif为峰后下降段曲线形态复杂度的相对值，无量纲数，取值范围为0-1；df为某一岩石样品峰后曲线的分形维数；dfmax和dfmin分别为已有数据库中所有岩石样品峰后曲线分形维数的最大值和最小值。
23、其中，s5，提取峰值点应力和峰后稳定段残余应力，计算应力跌落幅度，包括：
24、提取全应力-应变曲线峰值点的应力和峰后稳定段的残余应力，计算峰后应力跌落幅度bir；峰后应力跌落幅度计算方法如下：
25、
26、式中：bir为峰后应力跌落幅度，无量纲数，取值范围为0-1；σp为峰值应力；σr为峰后残余应力。
27、其中，s6，根据峰前弹性能累积效率、下降段曲线的形态复杂度、应力跌落幅度，获得岩石脆性指数，包括：
28、最终的岩石脆性指数bi由峰前弹性能累积效率、峰后下降段曲线形态复杂度和峰后应力跌落幅度三部分组合而成，具体计算方法如下：
29、
30、式中：bi为脆性指数，无量纲数，取值范围为0-1；bie为弹性能累积效率，无量纲数，取值范围为0-1；bif为峰后下降段曲线形态复杂度的相对值，无量纲数，取值范围为0-1；bir为峰后应力跌落幅度，无量纲数，取值范围为0-1；α、β、γ为各部分的权重系数。
31、其中，权重系数α、β、γ为经验值，根据实际需要分配权重。
32、本申请基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法具有如下有益效果：
33、本申请全面考虑了试样变形破裂过程中的能量演化、破裂复杂度等与脆性相关的主要特征，可以对不同埋深、不同岩性的岩石样品进行脆性定量评价，各评价环节清晰明确、易于执行，结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，S1，开展岩石样品三轴压缩试验，包括：
3.根据权利要求1或2所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，S2，记录压缩试验全过程应力-应变曲线，包括：
4.根据权利要求1或2所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，S3，提取峰值点前的应力-应变曲线，计算峰前弹性能累积效率，包括：
5.根据权利要求4所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，总机械能W、弹性能Ue、弹性能累积效率BIe的计算方法如下：
6.根据权利要求1或2所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，S4，提取峰值点后下降段的曲线，计算下降段曲线的形态复杂度，包括：
7.根据权利要求6所述基于应力应变曲线峰后形态复杂度的岩石脆性评价方法，其特征在于，曲线形态复杂度的计算公式如下：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。