[发明专利]基于全程应力应变的砂砾岩脆性指数确定方法及系统

说明书

本发明公开一种基于全程应力应变的砂砾岩脆性指数确定方法及系统，所述方法包括根据砂砾岩岩心的三轴压缩测试，获取全应力应变曲线；根据全应力应变曲线得到起裂应力σ_i、峰值应力σ_p、起裂应变ε_i、峰值应力对应的应变ε_p、残余强度σ_r和残余应变ε_r；然后根据所述起裂应力σ_i、峰值应力σ_p、起裂应变ε_i、峰值应力对应的应变ε_p、残余强度σ_r和残余应变ε_r计算峰前脆性指数和峰后脆性指数；再计算峰前脆性指数和峰后脆性指数的和，得到砂砾岩岩心脆性指数。本发明能够确定在砂砾岩水力压裂的过程中，砂砾岩的脆性与水力压裂裂缝复杂性的关系。

技术领域

本发明涉及石油开采水力压裂技术领域，特别是涉及一种基于全程应力应变的砂砾岩脆性指数确定方法及系统。

背景技术

砂砾岩油气储层一般具有地质条件复杂、岩性变化大、物性复杂、非均质性强、低孔低渗等特点，一般需采用水力压裂改造技术改善渗透性能，实现工业化生产。水力压裂技术已使全球石油供应量增加近1400亿桶，相当于俄罗斯已知石油储量。压裂裂缝网络形成的程度，是能否实现致密油藏经济有效的开采的首要因素。脆性指数作为储层的天然性质之一，对缝网的形成必然起到关键的影响作用。根据国外对页岩储层可压裂性的评价经验，压裂后所形成裂缝的复杂程度与脆性指数正相关。脆性预测对储层评价、射孔层段选取和工艺参数优化等具有重要意义。因此，脆性指数一度成为判断储层经过压裂能否形成复杂裂缝的重要参数之一。

砂砾岩一般由基质、随机分布的砾石和基质与砾石之间的胶结界面构成，其力学性质受砾石含量、粒径、空间分布以及基质和胶结界面力学特性等多种复杂因素影响。对于砂砾岩脆性评价而言，基于矿物含量的脆性评价方法一般根据脆性矿物和延性矿物的质量或体积之比确定脆性指数，该方法无法有效考虑岩石结构之间的胶结程度和地应力环境的影响，且脆性矿物和延性矿物的界定存在分歧；基于力学参数的脆性评价方法采用岩石变形参数(弹性模量和泊松比)或强度参数(抗压强度和抗拉强度)确定脆性指数，该方法难以有效考虑围压对脆性的影响；Rickman提出了采用弹性模量与泊松比计算岩石脆性的数学方程，并给出了岩石脆性与压裂裂缝形态的关系。这种评价方法未能有效考虑地应力对岩石脆性的影响，可能使评价结果不够准确，而且对砂岩和碳酸盐岩储层的适用性值得商榷。因此亟需发展能够全面考虑综合因素影响，且适用于砂砾岩储层的脆性评价方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于全程应力应变的砂砾岩脆性指数确定方法及系统，能够确定在砂砾岩水力压裂的过程中，砂砾岩的脆性与水力压裂裂缝复杂性的关系。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于全程应力应变的砂砾岩脆性指数确定方法，包括：

根据砂砾岩岩心的三轴压缩测试，获取全应力应变曲线；

根据所述全应力应变曲线得到起裂应力σ_i、峰值应力σ_p、起裂应变ε_i、峰值应力对应的应变ε_p、残余强度σ_r和残余应变ε_r；

采用公式计算峰前等效应力；

采用公式计算峰前等效应变；

采用公式计算峰后应力跌落速率；

采用公式计算峰后应力跌落值；

计算所述峰前等效应力除以峰前等效应变的商，得到峰前脆性指数；

计算所述峰后应力跌落速率和峰后应力跌落值的积，得到峰后脆性指数；

计算所述峰前脆性指数和峰后脆性指数的和，得到砂砾岩岩心脆性指数。