[发明专利]一种基于声波远探测和岩石力学的裂缝有效性评价方法

权利要求书

1.一种基于井中声波远探测和岩石力学分析的井外裂缝有效性评价方法，包括以下几个步骤：

步骤一、在目标靶区利用声波远探测成像技术对井旁构造进行反射波成像，得到包括裂缝的走向及倾角的产状信息；

步骤二、结合现场实际资料选取相应模型进行地应力及孔隙内压的计算；

步骤三、根据阵列声波提取的快横波方位确定现今最大水平主应力的方位；

步骤四、利用声波远探测获得的裂缝的产状参数及地应力信息完成对裂缝缝面上的应力状态的分析；

步骤五、对结合远探测方位信息的裂缝应力状态进行三维莫尔圆计算和分析；

步骤六、通过理论分析证明远探测对裂缝倾向方位的180°不确定性并不影响裂缝缝面上应力状态的确定,因此仅利用远探测获得的走向和倾角便可完成缝面上的应力状态的三维莫尔圆分析；

步骤七、结合莫尔-库仑破裂准则，得到裂缝开启的临界应力状态并以此来判断裂缝的渗透性；

步骤八、重复步骤一到步骤七至整个靶区处理完毕，获得目标靶区内所有井外地层裂缝的流体疏导性能；

所述步骤四具体为：

(1)、根据远探测获得的裂缝的产状参数定义裂缝的法向单位矢量为：

α为裂缝的方位角，β为裂缝的倾角，上标T表示矢量转置；

(2)、则法线为方向的裂缝缝面上的正应力σ_n和切应力τ_n可表示为：

σ′₁、σ′₂、σ′₃为岩石的三维有效主应力，即三维地应力与岩石孔隙内压的差值；

所述步骤五具体为：三维莫尔圆是由三个半圆所界定的封闭区域，其圆心坐标和半径分别为:[(σ′₁+σ′₃)/2,(σ′₁-σ′₃)/2]，[(σ′₁+σ′₂)/2,(σ′₁-σ′₂)/2]和[(σ′₂+σ′₃)/2,(σ′₂-σ′₃)/2]；在确定三维莫尔圆的位置后，对公式(2)计算的结合远探测方位信息的裂缝应力状态进行莫尔圆分析，即可得到该裂缝应力状态在莫尔圆平面图上的位置分布；

所述步骤六具体为：

(1)、远探测倾向方位的180°不确定性，对井轴右侧裂缝所做的远探测成像也有可能由位于井轴左侧的裂缝所产生；因此，这两条对称裂缝的方位角和倾角的相互关系为:

其中下标1和2分别表示左侧和右侧的裂缝；

(2)、将公式(3)代入公式(1)，再用公式(2)计算缝面上的应力状态；可以看出：正应力和切应力公式中皆含有因子sin²α和cos²α，其随α的变化以180°为周期；因此，用公式(3)的方位替换后井轴左、右两侧的裂缝的应力状态相同，在莫尔圆平面图上占据同一位置；分析结果表明远探测对裂缝倾向方位的180°不确定性并不影响裂缝缝面上应力状态的确定。

2.根据权利要求1所述的一种基于井中声波远探测和岩石力学分析的井外裂缝有效性评价方法，所述步骤七具体为：

(1)、结合莫尔-库仑破裂准则进一步对井外裂缝的有效性进行评估；其中，莫尔-库仑破裂准则中的破裂线如下：

|τ_n|＝S₀+μσ_n (4)

S₀称为内聚力，很小或取0，μ为摩擦系数，取0.6到1；

(2)、在破裂线以下的应力状态下，岩石不会发生破裂，其流体疏导性能较差；破裂线以上的区域是岩石可能或已经发生破裂的应力状态区，其流体疏导性能相对于非临界状态大为增加。