[发明专利]基于脆延判定指数的泥页岩脆性动态评价方法

权利要求书

1.基于脆延判定指数的泥页岩脆性动态评价方法，其特征在于包括：

步骤1，根据典型泥页岩井的岩石密度统计，计算理想埋深下的垂直应力；

步骤2，以典型泥页岩井中的实际强度曲线为基础，明确最小主应力和脆性矿物含量的定量关系，获得理想埋深时不同脆性矿物含量下的最小主应力；

步骤3，根据理想埋深时不同脆性矿物含量下的强度曲线，结合Byerlee摩擦定律，确定相应的脆延转换深度；

步骤4，构建脆延判定指数，进行泥页岩的脆性动态评价。

2.根据权利要求1所述的基于脆延判定指数的泥页岩脆性动态评价方法，其特征在于，在步骤1中，以典型泥页岩井位为依据，以岩心、常规测井、应力测试资料为基础，进行岩石密度的统计；基于单轴应力-应变模型，计算理想埋深下的垂直应力σ₁：

σ₁＝∫ρghdh

式中，σ₁为垂直应力，MPa；ρ为统计的泥页岩密度，g/cm³；g为重力加速度，m/s²：h为理想埋藏深度，m；

在步骤2中，在典型泥页岩井中，作垂直应力和最小主应力的统计交会图，得到实际埋深条件下的强度曲线；

以典型泥页岩井中的实测或估算的应力、矿物成分数据为基础，明确最小主应力和脆性矿物含量两者之间的定量关系：

C＝f(σ₃)+ε

式中，C为脆性矿物含量，％；σ₃为最小主应力，Mpa；ε为常数；f(σ₃)是以σ₃为自变量的定量公式；

在实际的垂直应力和最小主应力交会图中，拟合出三种脆性矿物含量下的强度曲线，三条强度斜率相同，但截止值不同，具体的定量关系式为：

σ₁＝k×σ₃+ε

式中，σ₁为实际埋深下的垂直应力，Mpa；σ₃为不同脆性矿物含量下的最小主应力，MPa；k为常系数，不同脆性矿物含量时k值相同；ε为常数，不同脆性矿物含量时ε值不同：

在得到上述不同脆性矿物含量下的强度曲线后，将步骤1中计算的理想埋深下的垂直应力σ₁代入，获得理想埋深时不同脆性矿物含量下的最小主应力；

在步骤3中，据步骤1和步骤2获得理想埋深时不同脆性矿物含量下的强度曲线，结合Byerlee摩擦定律，两者交点即为相应的脆延转换压力，进而得到相应的脆延转换深度：

σ_t＝∫ρgH_tdH_t

式中，σ_t为脆延转换压力，MPa；ρ为统计的泥页岩密度，g/cm³；g为重力加速度，m/s²；H_t为脆延转换深度，m；

在步骤4中，构建脆延判定指数H，定义为脆延转换深度与当前构造埋深的差值，即：H＝H_t-H_s

式中，H为脆延判定指数，m；H_t为脆延转换深度，m；H_s为当前构造埋深，m；若脆延判定指数H≥0，表明此时泥页岩尚处于脆性阶段，H值越大，越有利于压裂；若脆延判定指数H<0，表明此时泥页岩已处于延性阶段，不利于压裂；

结合单井或特定区域的脆性矿物含量、构造埋深和应力基础数据，计算脆延判定指数，进行泥页岩的脆性动态评价。

3.根据权利要求2所述的基于脆延判定指数的泥页岩脆性动态评价方法，其特征在于，在步骤4中，为准确评价单井或特定区域外地区的脆延判定指数，将变异函数为工具，在满足估计方差最小的条件下，计算未知区域的最佳线性无偏估值：

式中，H(n)为待评价地区n处的脆延判定指数估值；H_i为第i口井或特定区域处的脆延判定指数；λ_i为与H_i有关的加权系数，通过求解下列克里金方程组求得：

式中，C(i-j)为研究区域内各资料点间的协方差；C(0-i)为待估计点与各资料点相互间的协方差；μ为拉格朗日常数。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于脆延判定指数的泥页岩脆性动态评价方法，其特征在于，所述的Byerlee摩擦定律是指，岩石沿某一滑动面发生摩擦滑动的条件是，该面上的正应力和剪切应力满足关系：

r＝0.85×σ_nσ_n<200MPa

r＝50+0.6×σ_n 200<σ_n<2000MPa

式中，r为正应力，MPa；σ_n为剪切应力，MPa。