[发明专利]一种页岩超临界CO2压裂试验分析方法

说明书

本发明公开了一种页岩超临界CO₂压裂试验分析方法，对超临界CO₂压裂试验后的立方体岩心进行CT扫描，通过对比压裂前后的CT图像，识别压裂诱导裂缝，数字化裂缝的空间位置信息，计算其分布均匀度指数，从而评价压裂的效果。本发明在运用分析后，可以定量评价页岩超临界CO₂压裂形成均布裂缝的能力，可以比较超临界CO₂压裂与水力压裂的诱导裂缝的分布差异，分析压裂改造中形成高度复杂裂缝的重要因素，本方法可满足油气勘探开发相关领域的页岩压裂试验评价的实际需求。

技术领域

本发明涉及页岩超临界CO₂压裂试验技术领域，具体涉及一种岩心超临界CO₂压裂后诱导裂缝分布均匀程度的定量表征方法。

背景技术

近年来，水力压裂技术在页岩气革命中发挥了重要作用。然而，由于该方法对用水量和环境质量的影响，环境保护组织反对该技术。许多学者对水力压裂的各个方面进行了研究，包括水力压裂的替代技术。特别是，超临界CO₂压裂技术引起了人们的关注。为了评价超临界CO₂压裂技术对页岩的压裂改造效果，我们提出了一种页岩超临界CO₂压裂试验分析方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中针对页岩超临界CO₂压裂试验的造缝效果的定量评价方法的不足，而提出的一种页岩超临界CO₂压裂试验分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种页岩超临界CO₂压裂试验分析方法，对超临界CO₂压裂试验后的立方体岩心进行CT扫描，通过对比压裂前后的CT图像，识别压裂诱导裂缝，数字化裂缝的空间位置信息，计算其分布均匀度指数，从而评价压裂的效果。

进一步的，页岩压裂试验后诱导裂缝分布均匀度指数的定量表征方法，具体步骤如下：

S1、压裂诱导裂缝位置信息数字化准备工作,基于页岩岩心压裂前后的CT扫描图像，将压裂诱导裂缝的空间位置信息通过图像处理技术展现在多张的二维图像中,具体操作为：二值化CT图像，存在压裂诱导裂缝的位置为1，其他位置为0,基于由此得到的只包含0与1两种元素的二值稀疏矩阵，根据以下方法计算压裂诱导裂缝的分布均匀度指数；

S2、将100mm×100mm×100mm的立方体岩心沿长、宽、高方向各2分n次，分为8ⁿ(n＝0,1,2,...)个小立方体，每一个小立方体的边长是100/2ⁿmm，超临界CO₂压裂过程中所产生的诱导裂缝的位置必然位于这些小立方体中的某一个，或跨越位于多个小立方体中，在这些小立方体中，包括压裂诱导裂缝的立方体的总数记为函数g(n)，程序在具体计算时通过搜索表征压裂诱导裂缝的位置的二值稀疏矩阵中是否存在“1”来实现，将函数f(n)定义为包含压裂诱导裂缝的立方体个数占划分形成的立方体总数(即8ⁿ)的比值，即：

S3、将函数f(n)的图形绘制在坐标系中，计算由曲线f(n)和曲线f₀(n)所包围的面积记为S，由曲线f₁(n)和曲线f₀(n)所包围的面积记为s₁，两者面积的比值S/S₁定义为压裂诱导裂缝的分布均匀度指数，其中函数f₁(n)和函数f₀(n)的定义为：