[发明专利]一种基于地质强度指标的水力压裂破裂压力的确定方法

摘要

本发明公开了一种基于地质强度指标的水力压裂破裂压力的确定方法，利用完整煤岩块制备标准试样，通过单轴和三轴抗压强度测试，并根据地质强度指标模板确定储层的GSI值大小，综合考虑完整煤岩块和储层结构特征这两方面确定储层的破裂压力大小。避免了传统采用完整煤岩块测试得到的抗拉强度代表整个储层的抗拉强度的局限性，而是考虑储层的结构特征，根据岩体结构量化的GSI模板或煤体结构量化的GSI模板确定GSI大小，进而确定储层的破裂压力，实现了完整煤岩块强度和储层结构特征相结合确定破裂压力的新途径，为快速和简便的确定储层破裂压力奠定基础。

主权项

1.一种基于地质强度指标的水力压裂破裂压力的确定方法，其特征在于：依次包括以下步骤：（1）、通过地面钻井取芯或者煤矿井下采集有代表性煤块或者岩块样品；（2）、在实验室内制样，数量要求至少五组；（3）、进行岩石力学试验：选一组样品进行单轴抗压强度试验，然后进行三轴岩石力学实验，围压设置的最大值不超过单轴抗压强度的二分之一，得到不同围压下σ₃的样品抗压强度σ₁；（4）、按照公式①和②分别求取单轴抗压强度σ_ci和参数m_i；①①式中：x=σ₃；y=（σ₁-σ₃）²；n为实验组数（含单轴抗压强度组）；②②式中变量同公式①；（5）、通过钻井取芯或者煤矿井下观察，分别对照岩体结构量化的GSI模板和煤体结构量化的GSI模板，得到相应的岩体或者煤体的GSI值；（6）、通过水压致裂法、应力解除法、应力恢复法或者声发射法确定水平最大主应力σ_H和水平最小主应力σ_h；通过d_c指数法、声波时差或者钻井中途测试手段确定孔隙压力p_p；通过室内测试煤样或者岩石的体积压缩系数和颗粒压缩系数，计算出煤样或岩石的biot系数α，然后把水平最小主应力σ_h、水平最大主应力σ_H、孔隙压力p_p、biot系数α、岩体或煤体的GSI值，代入公式③，得到储层的破裂压力p_f；③式中：p_f为破裂压力，MPa；σ_h为水平最小主应力，MPa；σ_H为水平最大主应力，MPa；p_p为孔隙压力，MPa；α为biot系数；GSI为煤体或岩体的GSI值。