[发明专利]一种泥页岩地层地应力的校正方法

权利要求书

1.一种泥页岩地层地应力的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：收集研究工区的实验岩心资料、地质资料、测井资料、钻井液、钻完井报告；

步骤二：钻取不同深度点标准岩样5～6组，之后烘干样品，获取密度，以及纵波时差、横波时差；

步骤三：采用钻井液在模拟地层条件下对岩样进行浸泡实验，获取岩样浸泡后的密度，以及纵波时差、横波时差；得到浸泡前后的差值以及差值与浸泡时间的关系式，分别见式2、4、6；进而得到密度、纵波时差、横波时差在水化后与水化前的关系式，分别见式1、3、5；

ρ＝ρ₀(1+D_d) (1)

D_d＝aln(T)+b (2)

DT_p＝DT_p0(1+D_p) (3)

D_p＝cln(T)+d (4)

DT_s＝DT_s0(1+D_s) (5)

D_s＝eln(T)+f (6)

式中：T为钻井液与岩样相互作用时间，d；DT_p0、DT_s0为干燥岩样的纵波时差、横波时差，us/m；DT_p、DT_s为水化作用后岩样的纵波时差、横波时差，us/m；ρ₀为干燥岩样的密度，g/cm³；ρ为水化作用后岩样的密度，g/cm³；D_p、D_s为岩样纵波时差变化幅度、横波时差变化幅度；D_d为岩样密度变化幅度；a、b、c、d、e、f分别为待定系数；

步骤四：横观各向同性地层有五个独立的刚度系数，即C₁₁、C₁₃、C₃₃、C₄₄、C₆₆，其弹性刚度系数矩阵如式7；依据式8-式13计算出各弹性刚度系数；依据式14-式15计算出各向异性系数；拟合C₁₃与C₁₂交会图、(2(C₆₆-C₄₄)+C₃₃)与C₁₁交会图、γ与ε交会图关系式分别见式16-式18；

其中，

C₁₂＝C₁₁-2C₆₆ (8)

C₁₁＝K₁(2(C₆₆-C₄₄)+C₃₃) (16)

C₁₃＝K₂C₁₂ (17)

γ＝K₃ε (18)

式中：C_ij为干燥岩样的各弹性刚度系数；DT_p,90为干燥岩样平行于层理方向纵波时差，μs/m；DT_p,0为干燥岩样垂直于层理方向纵波时差，μs/m；DT_s,0为干燥岩样垂直于层理方向横波时差，μs/m；DT_s,90为干燥岩样平行于层理方向横波时差，μs/m；DT_p,45为干燥岩样与层理面成45°方向纵波时差，μs/m；ε为纵波各向异性系数；γ为横波各向异性系数；K₁，K₂，K₃为待定系数；

步骤五：计算浸泡后岩样的刚度系数，获取弹性刚度系数的变化幅度，以及变化幅度与浸泡时间的关系，见式22、24、26、28、30；

式中：为水化作用后岩样的各弹性刚度系数；D_ij为各弹性刚度系数的变化幅度；

D₁₁＝gln(T)+h (22)

D₁₃＝iln(T)+j (24)

D₃₃＝kln(T)+l (26)

D₄₄＝mln(T)+n (28)

D₆₆＝pln(T)+q (30)

式中，g、h、i、j、k、l、m、n、p、q分别为待定系数；

步骤六：通过钻完井报告确定出实际地层与钻井液体系的接触时间，利用式31-式33对测井资料中的声波时差和密度进行水化校正，

DTC_水化前＝DTC/(1+D_p) (31)

DTS_水化前＝DTS/(1+D_s) (32)

DEN_水化前＝DEN/(1+D_d) (33)

式中：DTC、DTS为测井资料中地层的纵波时差、横波时差，μs/m；DTC_水化前、DTS_水化前为经过水化校正后的地层纵波时差、横波时差，μs/m；DEN为测井资料中地层密度，g/cm³；DEN_水化前为经过水化校正后的地层密度，g/cm³；

步骤七：按照式34-式38计算各弹性刚度系数C₁₁、C₁₃、C₃₃、C₄₄、C₆₆的剖面；按照式39-式42计算出地层的垂直、水平两个方向弹性模量及泊松比的剖面，再按式43-式44进行动静态泊松比转换，

C₁₁＝K₁(2(C₆₆-C₄₄)+C₃₃) (37)

C₁₃＝K₂(C₁₁-2C₆₆) (38)

E_v,s＝uE_v,d+v；E_H,s＝u'E_H,d+v' (43)

式中：E_v,d、E_H,d为垂向、水平动态弹性模量，MPa；μ_v,d、μ_H,d为垂向、水平动态泊松比；E_v,s、E_H,s为垂向、水平静态弹性模量，MPa；μ_v,s、μ_H,s为垂向、水平静态泊松比；u、v、w、z、u’、v’、w’、z’为待定系数；

步骤八：基于水化校正后的密度资料，按照式45计算出垂向地应力的剖面，按照式46获得地层压力剖面，

p_p＝σ_v-(A×DEN_水化前+B×DTC_水化前+C×ln(GR)+D) (46)

式中：σ_v为垂向地应力，MPa；H₀为起始测井点深度，m；为未测井段深度H₀点的密度，g/cm³；g为重力加速度，m/s²；DEN_水化前为水化校正后的密度测井值，g/cm³；P_p为地层压力，MPa；GR为自然伽马测井值；A、B、C、D为待定系数；

步骤九：基于横观各向同性模型，依据公式47-式48计算得到泥页岩地层的水平最大主应力和水平最小主应力，进而获得水平地应力剖面，

式中：σ_H、σ_h为分别为地层水平最大、最小主应力，MPa；α为Biot系数；ε_H、ε_h为沿着水平最大和最小方向构造应变系数。

2.如权利要求1所述的一种泥页岩地层地应力的校正方法，其特征在于，步骤三中所述的模拟地层条件指3MPa压差条件。