[发明专利]一种破碎性地层岩石力学参数确定方法

说明书

一种破碎性地层岩石力学参数确定方法，包括以下步骤：1、制备岩心样品；2、计算岩心的地层围压值；3、对岩心进行围压轴压加载测试，获得岩心的岩石力学参数；4、将岩石力学参数代入损伤变量关系式，得到不同应变对应的损伤变量值，绘制损伤变量‑应变曲线；5、拟合损伤变量‑应变曲线，确定损伤变量‑应变曲线拟合方程；6、将损伤变量‑应变曲线拟合方程代入三轴压缩变形过程的损伤本构方程，得到岩石在不同围压条件下的损伤本构方程；7、对未取芯井段，计算地层围压，代入步骤6确定的损伤本构方程，绘制相应的应力应变曲线，根据曲线特征确定岩石力学相关的力学特征参数。本发明操作简单，结果精度高，不需要大量取芯，成本低。

技术领域

本发明属于油气勘探开发技术领域，涉及一种破碎性地层岩石力学参数确定方法。

背景技术

在油气勘探、开发等领域中，确定地层岩石力学参数是制定钻完井设计、油气开发施工措施的重要依据。尤其在钻井和压裂领域中，岩石力学参数的确定直接影响着钻井液安全密度窗口的确定和压裂施工设计的方案，进而影响油田整体方案的设计和油气开采量。

对于裂缝、断裂及弱面发育的地层，取芯困难，成本很高，有的甚至无法获得用于实验测试的标准样品，因此，亟需一种既能实时反映破碎性地层力学特征，又能经济有效地计算地层参数的方法。目前，确定岩石力学参数的方法主要有两种：一是利用测井资料，建立纵横波速度、地层密度等测井数据与力学参数之间的关系，然后计算相应层位岩石力学参数；二是采用室内试验的方法，在现场取回全尺寸岩心经过室内取芯加工成标准岩样，利用三轴岩石力学试验系统，得到岩石的弹性模量、泊松比及强度参数。两种方法都存在局限性，测井资料法是建立在经验公式的基础上，没有实测点验证，适用范围有限。导致结果存在一定程度的失真；室内实验测试方法目前是确定岩石力学参数最准确的方法，需要通过大量现场岩心获取力学参数，但获得大量现场岩心费时费力，成本高。

公开号为CN103852378A的发明专利公开了一种把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学参数的方法，该方法主要是为了满足实验所需的标准岩样测试，获取岩石力学参数值，但是无论采用何种粘结剂来粘结岩心，对于这块岩心来说粘结部分都是存在一个弱面，会影响到岩石力学参数值的可靠性，对于破碎性地层来说，很难粘结成标准岩样，该方法很难实施。公开号为CN104020276B的发明专利公开了一种通过X射线衍射实验反演横观各向同性页岩储层岩石力学强度参数的方法，该方法建立在实验的基础上，使得反演结果相对来说更加准确，但是该方法的局限在于适用于各向同性储层岩石力学参数的确定，对于煤岩、碳酸盐岩等各向异性特征且裂缝、断裂发育储层来说该方法不适用。因此，在开展室内岩石力学参数实验的基础上，基于应变等效性假说，建立岩石损伤演化模型，根据广义的胡克定律，基于损伤力学理论推导出岩石损伤应力应变本构模型，确定地下无法取芯破碎性地层岩石力学参数。

发明内容

针对上述提出的问题，本发明在室内试验的基础上，进行动静态力学参数回归，基于损伤力学理论，建立破碎性地层岩石损伤应力应变本构模型，确定地下无法取芯井段地层岩石力学参数，为钻完井设计、油气开发施工措施提供基础数据支撑。

为实现上述目的，本发明提供一种破碎性地层岩石力学参数的确定方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

(1)、采用线切割的方式进行取芯，获得直径25mm、长50mm圆柱的标准岩样；

(2)、根据经验公式(a)估算步骤(1)加工好的岩心所在井深受到的围压值：

式中：P_C为岩心所在井深处所受的围压，MPa；

μ为岩石的泊松比，无量纲；

P_o为岩心所在井深处所受的上覆岩层压力，MPa；

P_p为岩心所在井深处地层压力，MPa；