[发明专利]一种硬脆性泥页岩破裂压力预测方法

说明书

一种硬脆性泥页岩破裂压力预测方法，先通过室内水化三轴实验得到硬脆性泥页岩的岩石参数，再通过现场地层压裂试验获得泥页岩地层的地应力测试数据，然后收集计算所需的其它常规数据，再基于弹塑性力学和岩石力学理论，计算出考虑渗流的垂直井井壁周围地层的应力分布；然后计算考虑水化的作用下的有效切向应力；最后根据最大张应力准则，得到硬脆性泥页岩地层的破裂压力模型，本发明能够更有效、更准确地预测泥页岩地层的破裂压力，从而为压裂施工设计提供高精度的基础数据。

技术领域

本发明涉及石油勘探地层破裂压力预测技术领域，尤其涉及一种 硬脆性泥页岩破裂压力预测方法。

背景技术

在油气井的开采作业中，对地层破裂压力进行预测是非常重要 的。在现有技术中，模型有依顿模型、安德森模型、exlog模型、黄 氏模型等，其中依顿模型考虑了泊松比与深度的关系；安德森模型考 虑了井壁应力集中的影响，引入了弹性多孔介质的应力、应变关系； exlog模型考虑了构造应力的问题，又做了均匀水平向构造应力的假 设；黄氏模型主要是针对于一般储层提出的，其普遍地考虑了各种因 素的影响，不仅考虑到岩层上覆应力是深度的函数，井壁应力集中的 影响，而且还考虑到地下非均匀分布的构造应力的作用，以及岩层强 度等因素。因此，它能适用于不同条件的地区，所预测的破裂压力亦 将较其它模式更为准确可靠。然而，该模式没有考虑岩石孔隙度、渗 流和水化的影响。

严向阳在黄氏模型的基础上建立了考虑水化应力计算破裂压力 的模型，该模型没有考虑岩层上覆应力是深度的函数、地下非均匀分 布的构造应力的作用及渗流和孔隙度的影响。邓金根等建立了综合考 虑温度及渗流影响的高温高压地层破裂压力计算新模型，但是此模型 主要是针对的地层是砂岩，没有考虑水化作用的影响。罗黎敏等建立 了含可信度地层破裂压力的钻前预测方法，主要分析海上深井苛刻地 层破裂压力。东振等运用断裂力学理论推导裂缝性地层破裂压力计算 公式，结合分形岩石力学理论建立裂缝性地层破裂压力解析模型，提 出一种实用的破裂压力计算方法，主要针对的是煤岩。李传亮给出了 射孔完井条件下的破裂压力计算模型，然而怎样获取连续的触点孔隙 度参数剖面，还是个尚未解决的问题。李培超对李传亮的射孔完井破 裂压力模型进行了修正，引入射孔深度参数，最终得到垂直井射孔完 井破裂压力计算公式，仅考虑了钻井引起的应力集中，忽视了射孔引 起的二次应力集中对破裂压力的影响。

综上，目前还没有一种考虑多因素、更有效、更准确的方法进行 硬脆性泥页岩地层破裂压力的预测。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种硬脆性 泥页岩破裂压力预测方法，在黄氏模型的基础上，考虑了钻井渗滤液 在地层孔隙中的径向渗流在井壁围岩所产生的附加应力场、岩石的孔 隙度和钻井液水化作用的影响，考虑了多种因素，计算简便，能够更 有效、更准确地预测泥页岩地层的破裂压力，从而为压裂施工设计提 供高精度的基础数据。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种硬脆性泥页岩破裂压力预测方法，包括以下步骤:

1)通过室内水化三轴实验得到硬脆性泥页岩的岩石参数，包括 岩石的抗压强度、弹性模量和泊松比；

2)通过现场地层压裂试验获得泥页岩地层的地应力测试数据， 包括最大水平有效应力σ1、最小水平有效应力σ2、上覆应力σv、岩石 抗张强度St和岩石的抗压强度；

3)收集计算所需的其它常规数据，包括地质构造应力系数、水 化应力、孔隙弹性常数、透膜效率、气体常数、纯水偏摩尔体积、进 入地层液体活度、泥页岩中水的活度和泥页岩孔隙度；

4)基于弹塑性力学和岩石力学理论，计算出考虑渗流的垂直井 井壁周围地层的应力分布；