[发明专利]基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法

说明书

本发明提供一种基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法，包括：步骤1，进行标准尺寸实际岩心的单轴岩石力学实验测试，得到实际砂砾岩岩心的模量和强度参数；步骤2，计算得到标准尺寸数值岩心的模量和强度参数、以及应力应变特征曲线；步骤3，建立尺度逐渐增大的、不同尺度的砂砾岩数值岩心；步骤4，计算得到不同尺寸的砂砾岩数值岩心的模量和强度参数、以及应力应变特征曲线；步骤5，拟合得到砂砾岩岩心强度随尺寸变化的量化规律。该基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法可以对不同砂砾岩含量、不同砂砾胶结特性的砂砾岩储层岩石强度尺寸效应，做到逐一的定量化评估，可重复性好、评估效率高。

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，特别是涉及到一种基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法。

背景技术

我国低渗透油藏储量丰富，但大多需要压裂开发，压裂改造过程中裂缝形态复杂、油井改造效果不佳，且针对低渗透砂岩储层，还没有有效的评价储层可压性的方法，限制了该类储层的压前评估。

岩石力学参数是压裂设计及优化过程中采用的关键参数之一，是评价岩石可压性的重要参数。依托三轴力学试验系统能够获取真实小尺度岩心力学参数(国际标准尺寸5cm×10cm)，但在建立动静态岩石力学参数耦合关系模型时，存在如下问题：(1)实际取心数量有限，不可能做到各个油层、各个隔层都取心，即使能够全部取心，个别层位的取心可能不合格，加工不出标准的实际物理岩心。(2)静态岩石力学参数室内测试时，特别是储层非均匀性较强时(如砂砾岩)，无论单轴还是三轴岩石力学实验，数据离散性都较大。(3)国内外已有的岩石力学实验及理论研究表明：岩石力学参数尺度效应明显，岩心强度随其尺寸增大一般呈单调减小，并趋于岩心的最小强度值，室内实验获得的力学参数直接应用于储层压裂设计误差较大，室内实验获得的力学参数与现场储层力学参数的对应关系需要明确。(4)储层的天然非均匀性，例如砾石的存在加剧了岩心岩石力学参数的尺寸效应，依托现有设备开展物模岩石力学试验无法考虑砾石含量对岩心力学参数的影响。(5)目前物模岩石力学试验岩心尺寸为5cm×10cm，与真实地层岩石在尺寸上存在差距，超过30cm以上的实际岩心难以在室内岩石力学试验机上测试完成。

因此迫切需要一种简易实施、成本低、可重复性操作的方法来实现对致密砂砾岩储层岩心强度的尺寸效应进行评估。为此我们发明了一种新的基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以标准尺寸5cm×10cm砂砾岩岩心的模量和强度参数为基准，通过建立不同尺度的砂砾岩数值岩心以及对应的有限元数值计算，得到砂砾岩储层岩石强度随尺寸而变化的量化规律的基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法，该基于数值岩心的砂砾岩储层强度尺寸效应评估方法包括：步骤1，进行标准尺寸实际岩心的单轴岩石力学实验测试，得到实际砂砾岩岩心的模量和强度参数；步骤2，计算得到标准尺寸数值岩心的模量和强度参数、以及应力应变特征曲线；步骤3，建立尺度逐渐增大的、不同尺度的砂砾岩数值岩心；步骤4，计算得到不同尺寸的砂砾岩数值岩心的模量和强度参数、以及应力应变特征曲线；步骤5，拟合得到砂砾岩岩心强度随尺寸变化的量化规律。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，根据待压裂改造的砂砾岩储层地质条件及实际取心，进行标准尺寸5cm×10cm实际岩心的单轴岩石力学实验测试，得到5cm×10cm尺度实际砂砾岩岩心的模量和强度参数。

在步骤2中，基于有限元数值计算方法，建立标准尺寸5cm×10cm的砂砾岩数值岩心，以步骤1测试得到的模量和强度参数为输入值，开展有限元数值计算，计算得到标准尺寸5cm×10cm的数值岩心的模量和强度参数、以及应力应变特征曲线，并且与实际岩心的模量和强度参数对比校核，标定出标准尺寸5cm×10cm砂砾岩岩心的模量和强度参数。