[发明专利]一种基于岩石细观结构的可钻性表征方法

说明书

本发明公开了一种基于岩石细观结构的可钻性表征方法，步骤包括：1)选取若干种岩石样品作为研究对象，2)制作铸体薄片；3)拍摄显微图像；4)划分矿物颗粒轮廓：首先制定矿物颗粒轮廓划分原则，进行初步划分，然后配合制定的矿物颗粒划分原则进行精细划分；5)计算矿物颗粒几何参数；6)计算细观结构量化指标；7)进行岩石可钻性测试；8)统计分析岩石的各个细观结构量化指标与可钻性的相关关系，筛选出与岩石可钻性关联性最佳的细观结构量化指标；根据最佳细观结构量化指标，建立岩石细观结构量化指标预测可钻性的模型。本发明方法能够实现岩石矿物颗粒轮廓的精准划分，细观结构量化指标的获取，从细观力学角度揭示钻头破岩的机理。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其是一种基于岩石细观结构的可钻性表征方法。

背景技术

在石油与天然气钻井工程中，岩石可钻性一直是被重点关注的参数。目前获取岩石可钻性的方法主要有微钻法、声波法、岩石力学性质法。其中最常用的是微钻法，但是也存在井下取心难、钻井成本高等问题，无法获取全井段岩石可钻性。使用声波法预测岩石可钻性的模型很多，但是预测模型不具有推广性，不能推广到其他区块和地层。岩石力学性质法预测岩石可钻性的效果普遍较差。

在专利CN107180302B中提出了一种利用岩屑元素含量评价岩石可钻性的方法，这种方法通过岩屑元素含量评价岩石可钻性，但是却没有考虑岩石内部矿物颗粒的结构对可钻性的影响。在专利CN114091290B中提出了一种基于岩屑纳米压痕的岩石可钻性评价方法，这种方法通过对岩屑开展纳米压痕测试得到微观硬度，通过宏观硬度和岩石可钻性的关联性进而表征岩石可钻性，这种方法首先受到宏观硬度和岩石可钻性关联性的限制，其次也没有考虑岩石内部矿物颗粒的结构对可钻性的影响。

综上所述，目前亟需一种基于岩石细观结构表征可钻性的方法，进而实现通过井下岩屑便可以精准预测岩石可钻性，最终实现通过最小成本获取全井段岩石可钻性的可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于岩石细观结构表征可钻性的方法，通过研究岩石细观结构参数和可钻性之间的内在联系，实现利用井下岩屑预测岩石可钻性的目的。

本发明提供的基于岩石细观结构的可钻性表征方法，步骤如下：

S1、选取若干种岩石样品作为研究对象，分别进行下述步骤S2-S8。

S2、制作铸体薄片：首先对岩石进行洗油，然后把环氧树脂真空灌注至岩石内，打磨成厚度不超过0.03mm的薄片。

S3、对铸体薄片拍摄显微图像：调整显微镜的放大倍率，确保照片中不少于200个矿物颗粒。

S4、划分矿物颗粒轮廓：首先制定矿物颗粒轮廓划分原则，使用Python中的cellpose模块进行初步划分，然后使用ImageJ软件配合制定的矿物颗粒划分原则进行精细划分。矿物颗粒轮廓划分原则为：(1)优先大颗粒的计算，(2)颗粒碎屑当作一个颗粒处理，(3)颗粒被裂缝分割开后视为两个颗粒，(4)胶结物当作一个颗粒，(5)两头宽中建窄的颗粒分为两个颗粒，(6)不同矿物颗粒分为两个颗粒。

S5、计算矿物颗粒几何参数，所述几何参数包括矿物颗粒轮廓的周长、面积、Feret直径。

S6、计算细观结构量化指标，所述指标包括细观结构系数TC，最小长宽比AR、圆度SF、物体当量直径与长度的比的平方Rnd、物体周长的平方的对数比物体面积的对数Eds、物体周长的平方与物体面积之比CPa、晶粒尺寸的评价方差比t、晶粒连锁系数g；使用matlab编程计算各个细观结构量化指标。

S7、进行岩石可钻性测试：使用岩石可钻性测试仪进行岩石可钻性测试；然后依据标准(SY/T 5426-2016)中的计算方法计算岩石可钻性级值。岩石可钻性测试仪采用的是专利CN201922350632.1中公开的测定岩石可钻性的试验装置。