【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及页岩地层地应力，特别是一种观测坐标系下页岩地层地应力的精细预测方法。
技术介绍
1、页岩岩石致密，孔隙度和渗透率低，且具有显著的横观各向同性特征(简称vti特征)。页岩气藏是典型的人工气藏，需要通过水力压裂才能获得工业产能。为了降低成本，水平井工厂化钻井技术是目前开采页岩气的主要钻井技术。通过在水平段射孔并压裂形成水力裂缝是目前改造页岩地层的主要方式。水平段地层的地应力建模对精细的压裂设计以及压裂优化模拟具有非常重要的指导意义。单井地质力学建模通常包括垂向地应力计算，地层孔隙压力计算，动静态岩石力学参数计算以及地应力计算几个部分，其中地层孔隙压力预测和动静态岩石力学参数预测是地应力评价的重点和难点。
2、基于岩石物理建模预测地应力是一种重要的方法，例如张广智等通过建立页岩气岩石物理等效模型，并利用该模型计算各弹性刚度张量，进而实现了页岩地层最小水平地应力的预测；刘致水和孙赞东基于建立考虑干酪根颗粒的页岩气储层岩石物理模型，并预测储层的最大，最小水平主应力，及破裂压力；马天寿等人提出通过获取页岩物性参数，建立横观各向同性岩石物理模型，计算刚度系数、动静态岩石弹性参数、biot系数，并基于eaton法利用纵波时差来预测地层孔隙压力，最后计算横观各向同性页岩地层最大和最小水平主应力。
3、由于页岩具有孔隙度低、渗透率低、储层致密的特征，其需要经过水力压裂改造后才能获得产能，因此水平井压裂是目前改造页岩储层的主要方式。上述提到的目前基于岩石物理建模预测地应力的方法均是在直井中建立的。由于页岩横观各向
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种观测坐标系下页岩地层地应力的精细预测方法，以解决上述技术问题。
2、本专利技术公开了一种观测坐标系下页岩地层地应力的精细预测方法，其包括以下步骤：
3、步骤1：通过测井资料获取基础物性参数；其中，所述基础物性参数包括声波、密度、孔隙度、含水饱和度以及页岩矿物组分；
4、步骤2：基于基础物性参数，利用基础岩石物理模型，考虑井眼轨迹所在的观测坐标，结合各向异性介质理论，建立观测坐标系下页岩岩石物理模型；
5、步骤3：根据观测坐标系下的页岩岩石物理模型，预测并输出本构坐标系下的各向异性刚度系数和经过垂化处理的纵、横波时差；
6、步骤4：基于预测的各向异性刚度系数，计算动态各向异性岩石力学参数，并结合各向异性动静态岩石力学参数转换关系，计算静态各向异性岩石力学参数；
7、步骤5：基于垂化处理后的纵波时差，计算观测坐标系下的地层孔隙压力；
8、步骤6：结合静态各向异性岩石力学参数和预测的地层孔隙压力，精细评价最大、最小水平主应力。
9、进一步地，所述步骤2包括：
10、步骤21：构建干脆性岩石物理模型；
11、步骤22：构建干黏土-干酪根混合物等效弹性模型；
12、步骤23：根据干脆性岩石物理模型和干黏土-干酪根混合物等效弹性模型，构建干页岩岩石物理模型；
13、步骤24：根据含气饱和度、含水饱和度，利用wood公式计算孔隙内气-水混合物的体积模量，并转换成刚度张量；利用brown-korringa模型，将混合流体添加到干页岩中得到饱和流体页岩，建立饱和流体的横观各向同性页岩岩石物理模型；
14、步骤25：根据和流体的横观各向同性页岩岩石物理模型，引入观测坐标系，建立观测坐标系下页岩岩石物理模型。
15、进一步地，所述步骤21包括：
16、步骤211：构建脆性矿物混合物等效弹性模型；
17、步骤212：基于脆性矿物混合物等效弹性模型，建立干脆性页岩岩石物理模型。
18、进一步地，所述步骤211包括：
19、利用hashin-shtrikman界限计算脆性矿物混合物等效弹性模量的公式为：
20、
21、式中，kbrit_m为脆性矿物混合物的等效体积模量，gpa；μbrit_m为脆性矿物混合物的等效剪切积模，gpa；μbrit_max、μbrit_min为脆性矿物中剪切模量的最大、最小值，gpa；kbrit_max、kbrit_min为脆性矿物中体积模量的最大、最小值，gpa；
22、其中，λ和γ分别为hashin-shtrikman界限的中间算子，且有：
23、
24、式中，括号<·>为对各脆性矿物按照体积含量求加权平均；
25、所述步骤212包括：
26、首先，利用各向同性sca模型计算无机孔孔隙度为50％时的干页岩基质等效弹性模量：
27、
28、式中：为干孔隙的体积模量，gpa；为干孔隙的剪切模量，gpa；kbrit_m为脆性矿物混合物的等效体积模量，gpa；μm为脆性矿物混合物的等效剪切模量，gpa；kbrit_p50为孔隙度为50％时型等效的干脆性岩石体积模量，gpa；μbrit_p50为孔隙度为50％时等效的干脆性岩石剪切模量，gpa；为干孔隙的形状因子，无因次；p*m、q*m为基质矿物混合物的形状因子，无因次；
29、然后，向背景介质中添加的脆性矿物混合物的绝对含量为但相对含量是所对应的dem模型为：
30、
31、式中：vr为剩余需要添加的脆性矿物混合物的相对含量，无因次；kbrit_dry为dem模型等效的干脆性岩石体积模量，gpa；μbrit_dry为dem模型等效的干脆性岩石剪切模量，gpa；kbrit_m为脆性矿物混合物的等效体积模量，gpa；μbrit_m为基质矿物混合物的等效剪切模量，gpa；p(*m)、q(*m)为脆性矿物混合物作为包裹体的形状因子，无因次；迭代初始值满足：kbrit_dry(0)＝kbrit_p50，μbrit_dry(0)＝μbrit_p50。
32、进一步地，所述步骤22包括：
33、步骤221：利用各向异性sca模型模拟黏土-干酪根等效弹性性质，并计算对应的等效弹性刚度矩阵；
34、所述各向异性sca模型的计算公式为：
35、
36、式中：为黏土和干酪根的等效刚度张量，gpa；分别为黏土和干酪根的刚度张量，gpa；为四阶单位张量，无因次；分别为黏土和干酪根的eshelby张量，无因次；vrc为黏土相对于黏土-干酪根混合物的相对含量；
37、步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种观测坐标系下页岩地层地应力的精细预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤21包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤211包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤22包括：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤23包括：
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤25中：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：
【技术特征摘要】
1.一种观测坐标系下页岩地层地应力的精细预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤21包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤211包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤22包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂俊川，桑宇，曾波，宋毅，郭兴午，周小金，黄浩勇，李晓端，荆晨，徐尔斯，王星皓，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。