[发明专利]一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法

摘要

本发明涉及油气田勘探开发领域，尤其是一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法。本发明利用地质资料、物理实验等确定地质力学模型，在古应力场数值模拟的基础上，借助于岩石破裂准则，古今岩石力学层演化特征，预测不同组系裂缝的现今产状；在现今应力场数值模拟的基础上，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度，综合地应力、裂缝信息，实现了裂缝开启压力、开启次序以及注水压力的反演预测。本发明由严格的数学算法推导组成，对相应的地质信息数字化后，可以利用计算机编程语言开发相应的计算程序，并且预测成本低廉、可操作性强。

主权项

一种储层裂缝开启压力、开启次序及注水压力预测方法，实现的步骤如下：第一步， 确定裂缝形成时期、建立工区地质力学模型；结合工区资料，确定研究区裂缝的形成时期，确定裂缝形成时期的方法应包括以下方法之一：结合工区构造演化、构造应力场演化，分析断层的活动性、活动强度，评价构造演化各个时期的强度，确定裂缝形成时期；通过裂缝充填物分析确定裂缝形成时期；通过裂缝切割关系确定裂缝形成时期；通过岩石声发射确定裂缝形成时期；通过裂缝产状在垂向地层中的演变规律确定裂缝形成时期；然后通过岩石力学实验获得岩石静态力学参数，或通过测井解释求得岩石动态力学参数，结合工区地质构造建立工区地质力学模型；第二步， 不同组系裂缝现今产状预测；古应力场的定向主要依据岩心裂缝、薄片裂缝的观测结果以及成像测井资料，并结合区域活动断裂的产状，断裂的力学性质，地震资料中的褶皱、提取的地震属性以及薄片显微小构造确定主应力的方向；采用声发射法、数学解析、等效古应力方法确定古应力场大小，依据恢复的古构造图以及岩石力学参数建立研究区古地质‑力学模型，对研究区的古应力场数值模拟，结合岩石破裂准则预测裂缝不同组系的产状；结合岩石力学层不同时期的空间变化特征，分析不同组系的裂缝形成后的演化规律；第三步， 现今应力场数值模拟、主应力垂向梯度反演；采用多种方法对研究区现今地应力方位进行判断，并通过测井、压裂资料以及物理实验计算关键井现今地应力的数值，在此基础上，通过确定岩石力学参数并建立有限元模型，对研究区现今地应力场进行了数值模拟；得到不同节点的现今地应力分布；因为不同岩石力学层顶底面主应力垂向梯度不一致，结合工区岩石力学层分布规律，采用岩石力学层顶底面寻点法求取不同节点的主应力垂向梯度；第四步， 裂缝开启压力‑开启次序预测；依据油田勘探开发实践，建立工区裂缝开启压力预测数学模型，数学模型应包含与裂缝的开启压力密切相关的几个因素‑裂缝的性质与产状、岩石力学参数、孔隙压力、节点对应的现今地应力大小、方向以及应力梯度地质信息；第五步， 裂缝性储层破裂压力及注水压力确定；根据工区储层的特点，选取适用于非渗透性岩石破裂压力的H‑W公式或适用于高渗透性岩石破裂压力的H‑F公式或者适用于低孔低渗储层破裂压力计算模型；将已知层位的破裂压力大小作为优化反演的约束条件，综合节点主应力模拟结果、岩石破裂压力、孔隙压力，通过不断地反演拟合使模拟值与实测值最为接近，得到最优拟合结果；上式中，σh、σH分别为最小、最大主应力，MPa；σt为岩石单轴抗拉强度，MPa；po为孔隙压力，MPa；ZE为孔隙弹性常数，无因次；Oc为 岩石触点孔隙度，％；结合不同节点的实际埋深，依据下面公式计算地下储层的实际破裂压力Pt：Pt＝Pb+ρwgH在临界储层破裂压力的条件下，裂缝能够得到充分开启，针对不同的构造位置，采用不同的注水压力。