本發(fā)明屬于巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試，具體涉及一種基于隨鉆巖屑?jí)汉哿W(xué)參數(shù)測(cè)試的壓裂工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)巖石力學(xué)參數(shù)需要取巖心進(jìn)行單軸或三軸力學(xué)測(cè)試，獲取力學(xué)參數(shù)。水平井一般不進(jìn)行水平井段取心，沒(méi)有巖心材料，常規(guī)做法是通過(guò)直井段的巖心進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試。但在儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)，水平井段不同深度位置力學(xué)特征有所差異，物性特征不同。如何進(jìn)行水平井段連續(xù)的力學(xué)參數(shù)測(cè)試，獲得不同井段儲(chǔ)層巖石力學(xué)特征變化特征，開(kāi)展水平井段工程地質(zhì)甜點(diǎn)優(yōu)選及評(píng)價(jià)，是一項(xiàng)很有意義的工作，對(duì)優(yōu)化水平井壓裂分段，裂縫參數(shù)設(shè)計(jì)、壓裂改造方案優(yōu)化等具有重要指導(dǎo)意義。

2、巖屑是每口井的鉆井產(chǎn)物，是直觀獲得的儲(chǔ)層巖石第一手資料，利用隨鉆巖屑開(kāi)展水平井段連續(xù)力學(xué)參數(shù)測(cè)試是有效的技術(shù)手段，對(duì)提高水平井甜點(diǎn)評(píng)價(jià)優(yōu)選、提升壓裂方案針對(duì)性至關(guān)重要。

3、現(xiàn)有技術(shù)如公開(kāi)(公告)號(hào)：cn109063232a的發(fā)明專利公開(kāi)了一種用于頁(yè)巖氣井儲(chǔ)層甜點(diǎn)評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：據(jù)導(dǎo)眼井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)提取測(cè)井密度ρ、橫波時(shí)差δts和縱波時(shí)差δtp數(shù)據(jù)；將上述數(shù)據(jù)擬合，得到導(dǎo)眼井密度、縱波時(shí)差與橫波時(shí)差的關(guān)系式；將擬合得到的橫波時(shí)差的關(guān)系式輸入地應(yīng)力剖面計(jì)算軟件，同時(shí)導(dǎo)入縱波時(shí)差δtp、密度ρ數(shù)據(jù)，計(jì)算得到該井的橫波時(shí)差數(shù)據(jù)；通過(guò)得到的橫波時(shí)差數(shù)據(jù)，結(jié)合井徑、無(wú)鈾伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，再利用地應(yīng)力剖面計(jì)算軟件，得到頁(yè)巖氣水平井巖石力學(xué)參數(shù)。該評(píng)價(jià)方法通過(guò)計(jì)算頁(yè)巖氣井的橫波時(shí)差，結(jié)合井徑、無(wú)鈾伽馬測(cè)井，得到頁(yè)巖氣水平井巖石力學(xué)參數(shù)，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度一般，無(wú)法體現(xiàn)儲(chǔ)層力學(xué)性質(zhì)差異。

4、授權(quán)公告號(hào)：cn112179770b的發(fā)明專利公開(kāi)了基于巖屑微納米壓痕實(shí)驗(yàn)的頁(yè)巖單軸抗壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法，包括：收集目標(biāo)頁(yè)巖儲(chǔ)層的巖屑，采用三離子束切割儀對(duì)巖屑樣品的表面進(jìn)行處理，使表面變?yōu)槠秸饣母哔|(zhì)量截面；對(duì)處理后的巖屑樣品開(kāi)展巖屑微米或納米壓痕實(shí)驗(yàn)獲得多組壓痕實(shí)驗(yàn)載荷-位移曲線圖；再計(jì)算頁(yè)巖儲(chǔ)層的頁(yè)巖單軸抗壓強(qiáng)度。該評(píng)價(jià)方法通過(guò)頁(yè)巖巖屑微納米壓痕實(shí)驗(yàn)，獲取頁(yè)巖水平井的頁(yè)巖力學(xué)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)條件單一。

5、《基于混合深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的致密砂巖甜點(diǎn)預(yù)測(cè)》(石油物探，geophysicalprospecting?for?petroleum，2021年06期)根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)的空間分布特征和數(shù)據(jù)分布特征，有針對(duì)性地創(chuàng)建了適用于致密儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)的混合深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該方法是基于測(cè)井、地震資料進(jìn)行地質(zhì)甜點(diǎn)預(yù)測(cè)，不考慮壓裂工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于隨鉆巖屑?jí)汉哿W(xué)參數(shù)測(cè)試的壓裂工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)方法，以克服上述技術(shù)缺陷。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明公開(kāi)了一種基于隨鉆巖屑?jí)汉哿W(xué)參數(shù)測(cè)試的壓裂工程甜點(diǎn)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

4、s1.獲取隨鉆巖屑樣品；

5、s2.將隨鉆巖屑樣品加工成鑄體薄片；

6、s3.開(kāi)展巖屑加工后巖樣即鑄體薄片的壓痕法力學(xué)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，獲取各測(cè)試點(diǎn)的微觀力學(xué)參數(shù)；

7、s4.分析巖屑樣品中不同礦物組分的含量，結(jié)合步驟s4獲得的微觀力學(xué)參數(shù)，計(jì)算獲得巖屑樣品的宏觀力學(xué)參數(shù)；

8、s5.開(kāi)展巖心三軸巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，獲取儲(chǔ)層巖石的巖心三軸力學(xué)參數(shù)；

9、s6.建立隨鉆碎屑樣品微觀力學(xué)參數(shù)與巖心三軸力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)后續(xù)壓痕法獲得的微觀力學(xué)參數(shù)進(jìn)行校正，從而得到水平井段不同井深的巖石力學(xué)參數(shù)；

10、s7.對(duì)步驟s6所得巖石力學(xué)參數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，并根據(jù)處理結(jié)果得出壓裂指數(shù)；

11、s8.根據(jù)壓裂指數(shù)大小，采用k-聚類分析方法，將水平段地層按照三類儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

12、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述步驟s2將隨鉆巖屑樣品加工成鑄體薄片的方法為：沿水平井段起止深度按照一定間隔距離選取水平井隨鉆巖屑樣品，通過(guò)鑲嵌法將所選樣品加工為8mm厚的鑄體薄片。

13、需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，選擇的間隔距離根據(jù)巖性變化情況進(jìn)行確定，巖性變化較快，間隔距離縮小，間隔距離變大，間隔距離變大。

14、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述步驟s3中開(kāi)展鑄體薄片的壓痕法力學(xué)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)的方法為：在鑄體薄片表面選取矩形區(qū)域，然后在該矩形區(qū)域內(nèi)選取壓痕點(diǎn)陣在g200x微納米力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)上對(duì)巖屑鑄體薄片進(jìn)行靜態(tài)納米壓入測(cè)試，獲得了各測(cè)點(diǎn)的微觀力學(xué)參數(shù)，所述微觀力學(xué)參數(shù)包括硬度h、彈性模量e、斷裂韌性k、脆性指數(shù)b。

15、進(jìn)一步地，所述的壓痕點(diǎn)陣尺寸應(yīng)小于巖屑樣品的最小粒徑，選取不同深度巖屑，在光學(xué)顯微鏡下測(cè)量粒徑大小，根據(jù)巖屑樣品的粒徑大小確定實(shí)驗(yàn)選取的壓痕點(diǎn)陣尺寸為(100-250)μm×(100-250)μm的平面，開(kāi)展(100-400)×(100-400)壓痕點(diǎn)陣力學(xué)參數(shù)測(cè)試，即(100-400)×(100-400)次壓痕力學(xué)參數(shù)測(cè)試，有效覆蓋巖屑薄片的單個(gè)礦物單體。

16、作為優(yōu)選，所述靜態(tài)納米壓入測(cè)試時(shí)最大壓入深度≥80m，位移分辨率≥0.004nm。

17、值得一提的是，巖屑鑄體薄片壓痕法力學(xué)測(cè)試荷載大于40mn、壓入深度大于1200nm時(shí)，巖屑的壓痕測(cè)試硬度較為穩(wěn)定，模量參數(shù)基本穩(wěn)定，由此確定巖屑?jí)汉蹖?shí)驗(yàn)參數(shù)為：測(cè)試荷載50mn，壓入深度2000nm。

18、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述步驟s4分析巖屑樣品中不同礦物組分的含量，結(jié)合步驟s4獲得的微觀力學(xué)參數(shù)，計(jì)算獲得巖屑樣品的宏觀力學(xué)參數(shù)的方法為：通過(guò)x射線衍射分析確定巖屑樣品中不同礦物組分的含量，結(jié)合步驟s4獲得的微觀力學(xué)參數(shù)，采用反卷積方法得到不同礦物組分在宏觀力學(xué)性質(zhì)的分布比例(即體積分?jǐn)?shù))，然后根據(jù)不同礦物在宏觀力學(xué)性質(zhì)的比例采用均勻化方法進(jìn)行計(jì)算獲得巖屑樣品的宏觀力學(xué)參數(shù)；所述宏觀力學(xué)參數(shù)包括硬度hhom、彈性模量ehom、斷裂韌性khom、脆性指數(shù)bhom。

19、采用均勻化方法進(jìn)行巖屑樣品的宏觀力學(xué)參數(shù)計(jì)算的公式為：

20、

21、

22、

23、

24、式中，hhom、ehom、khom、bhom分別為宏觀的硬度、彈性模量、斷裂韌性、脆性指數(shù)；

25、cj為第j種礦物的體積分?jǐn)?shù)，j為礦物種類數(shù)量。

26、分別為第j種礦物的硬度均值、彈性模量均值、斷裂韌性均值、脆性指數(shù)均值。

27、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，步驟s5中巖心三軸巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)是指對(duì)與隨鉆巖屑巖樣相同的地層巖心進(jìn)行三軸壓縮力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，獲得巖心三軸力學(xué)參數(shù)，所述巖心三軸力學(xué)參數(shù)包括儲(chǔ)層巖巖石硬度h巖心、彈性模量e巖心、斷裂韌性k巖心、脆性指數(shù)b巖心。

28、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，步驟s6建立隨鉆碎屑樣品微觀力學(xué)參數(shù)與巖心三軸力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)壓痕力學(xué)參數(shù)進(jìn)行校正，從而得到水平井段不同井深的巖石力學(xué)參數(shù)的具體方法為：基于步驟s5巖心三軸巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)步驟s3壓痕法力學(xué)參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定，建立隨鉆碎屑?jí)汉蹖?shí)驗(yàn)獲得的微觀力學(xué)參數(shù)與三軸巖石力學(xué)參數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)巖心三軸力學(xué)參數(shù)對(duì)后續(xù)壓痕法獲得的微觀力學(xué)參數(shù)進(jìn)行修正，從而得到水平井段不同井深的宏觀力學(xué)參數(shù)，包括巖石硬度hi、彈性模量ei、斷裂韌性ki、脆性指數(shù)bi。

29、所述彈性模量影響裂縫擴(kuò)展形態(tài)，對(duì)彈性模量ei進(jìn)行加權(quán)平均處理，得均值歸一化彈性模量硬度、斷裂韌性影響水力裂縫起裂與擴(kuò)展延伸難度，分別對(duì)硬度hi、斷裂韌性ki進(jìn)行加權(quán)平均處理，得歸一化硬度歸一化斷裂韌性脆性指數(shù)表征形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)路的難易程度，對(duì)脆性指數(shù)bi進(jìn)行加權(quán)平均處理，得歸一化脆性指數(shù)綜合考慮歸一化彈性模量歸一化硬度歸一化斷裂韌性和歸一化脆性指數(shù)提出壓裂指數(shù)計(jì)算公式，所述壓裂指數(shù)計(jì)算公式為：

30、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，根據(jù)壓裂指數(shù)大小，采用k-聚類分析方法，可將水平段地層劃分為三類：ⅰ類儲(chǔ)層壓裂指數(shù)fi>1.0，ⅱ類儲(chǔ)層壓裂指數(shù)fi為0.4-1.0，ⅲ類儲(chǔ)層壓裂指數(shù)fi<0.4，儲(chǔ)層可壓性甜點(diǎn)排序?yàn)?ⅰ類>ⅱ類>ⅲ類。

31、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的有益效果：

32、(1)通過(guò)巖屑樣品制作的鑄體薄片，開(kāi)展壓痕法力學(xué)參數(shù)測(cè)試，獲取不同井段的連續(xù)力學(xué)參數(shù)，滿足在水平井無(wú)巖心條件下的連續(xù)水平井力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)。

33、(2)通過(guò)開(kāi)展三軸巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試，與壓痕法測(cè)試的力學(xué)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，建立兩種方法下的力學(xué)參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出的力學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。

34、(3)通過(guò)彈性模量、硬度、斷裂韌性、脆性指數(shù)提出了壓裂指數(shù)，通過(guò)壓裂指數(shù)形成了水平井力學(xué)參數(shù)測(cè)試及儲(chǔ)層可壓性評(píng)價(jià)方法，改變了傳統(tǒng)上以地質(zhì)為主的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法。

35、上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚的了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。