本發(fā)明涉及石油與天然氣工程領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、非常規(guī)儲(chǔ)層是我國(guó)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的戰(zhàn)略接替資源，加快非常規(guī)儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)不僅關(guān)系到國(guó)家能源安全，也是推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要力量。對(duì)于非常規(guī)低滲儲(chǔ)層，一般采用水力壓裂的方法進(jìn)行改造，通過(guò)溝通儲(chǔ)層中天然裂縫等地質(zhì)弱面，使其閉合的部分重新開(kāi)啟并相互連通，從而形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，提高裂縫面與儲(chǔ)層基質(zhì)的接觸面積。裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度決定水力壓裂改造效果，是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層可壓裂性的關(guān)鍵。定量分析裂縫網(wǎng)絡(luò)的破裂演化特征、復(fù)雜性及其控制因素，可以獲得裂縫空間分布規(guī)律及其表征的關(guān)鍵參數(shù)，這對(duì)非常規(guī)油氣藏勘探開(kāi)發(fā)和壓裂效果評(píng)價(jià)具有重要的理論指導(dǎo)意義。

2、為實(shí)現(xiàn)對(duì)縫網(wǎng)復(fù)雜度的定量評(píng)價(jià)，mayerhofer?m?j(mayerhofer?m?j，lolon?e?p，youngbloody?j?e，et?al.integration?of?microseismic?fracture?mapping?resultswith?numerical?fracture?network?production?modeling?in?the?barnett?shale[r].spe?102103，2006)提出了儲(chǔ)層改造體積(srv)這一理念，認(rèn)為改造體積越大，儲(chǔ)層增產(chǎn)效果越好。但傳統(tǒng)的srv計(jì)算方法往往通過(guò)構(gòu)造簡(jiǎn)單規(guī)則三維幾何體完全包絡(luò)實(shí)測(cè)的微地震事件，忽略了包絡(luò)體內(nèi)微地震事件密度對(duì)srv的影響，常常出現(xiàn)稀疏的事件區(qū)域比密集分布的事件區(qū)域具有更大的srv，使計(jì)算的srv往往具有較大誤差。同時(shí)，由于室內(nèi)模擬很難準(zhǔn)確反映地層的真實(shí)情況，同樣造成了srv很難被準(zhǔn)確計(jì)算。劉向君等(劉向君，王小軍，趙保偉，等.砂礫巖儲(chǔ)集層水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律與可壓性評(píng)價(jià)[j].新疆石油地質(zhì)，2023,44(02)：169-177)用無(wú)因次壓裂裂縫面積表征儲(chǔ)層壓裂改造效果，研究表明無(wú)因次壓裂裂縫面積與儲(chǔ)層可壓裂性呈良好的正相關(guān)關(guān)系。但現(xiàn)有的方法并未考慮儲(chǔ)層微裂縫的面積的影響，而且，目前對(duì)于裂縫面積的計(jì)算分析僅停留在二維平面，而裂縫在儲(chǔ)層內(nèi)是三維分布的，二維平面上的裂縫面積不能完全反映三維裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

2、步驟s1：對(duì)目標(biāo)區(qū)塊的巖石進(jìn)行采集并加工為巖石試樣，對(duì)所述巖石試樣進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試和壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)；

3、步驟s2：對(duì)壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)后的巖石試樣采用ct掃描法獲取三維分形維數(shù)d；

4、步驟s3：建立三維分形維數(shù)d與儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)參數(shù)之間的擬合關(guān)系式；

5、步驟s4：通過(guò)擬合關(guān)系式進(jìn)行儲(chǔ)層的可壓裂性評(píng)價(jià)。

6、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s1中巖石試樣形狀包括正方體、圓柱體或半圓盤(pán)。

7、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s1中進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試以獲取力學(xué)參數(shù)，所述力學(xué)參數(shù)包括楊氏模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度。

8、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s1中進(jìn)行壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)以獲取裂縫擴(kuò)展形態(tài)參數(shù)。

9、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s2中采用ct掃描法獲取三維分形維數(shù)d，包括：

10、通過(guò)ct掃描獲取斷裂面的二維圖像，對(duì)二維圖像進(jìn)行三維重構(gòu)，獲取裂縫三維形態(tài)分布；

11、基于裂縫三維形態(tài)分布，采用三維計(jì)盒法獲取裂縫的三維分形維數(shù)d。

12、本發(fā)明優(yōu)選的，采用三維計(jì)盒法獲取裂縫的三維分形維數(shù)還包括

13、對(duì)三維圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，結(jié)合遞歸函數(shù)、三角形法及海倫公式計(jì)算三維圖像的縫網(wǎng)面積；

14、所述三角形法包括以下步驟：

15、以所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的幾何中心構(gòu)建初始三角形，以初始三角形的三條邊為基礎(chǔ)，作為初始基線，分別搜尋出與這三條邊最近的點(diǎn)構(gòu)成第二、三、四個(gè)三角形；

16、重復(fù)構(gòu)建三角形，直到點(diǎn)集中所有的點(diǎn)被處理完畢。

17、本發(fā)明優(yōu)選的，采用三維計(jì)盒法獲取裂縫的三維分形維數(shù)還包括

18、

19、其中，d為三維分形維數(shù)，無(wú)量綱；n(r)為以邊長(zhǎng)為r的盒子覆蓋圖像盒子個(gè)數(shù)，無(wú)量綱；r為自相似范圍內(nèi)盒子尺寸的邊長(zhǎng)，m。

20、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s3中所述評(píng)價(jià)參數(shù)包括脆性指數(shù)、斷裂韌性、水平主應(yīng)力差異系數(shù)和無(wú)因次凈壓力。

21、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s3中所述脆性指數(shù)計(jì)算方法為：

22、

23、式中：brit為脆性指數(shù)，其取值范圍均為[0，1]；bpre-peak為峰前脆性指標(biāo)，其取值范圍均為[0，1]；bpost-peak為峰后脆性指標(biāo)，其取值范圍均為[0，1]。

24、其中，峰前脆性指標(biāo)為：

25、bpre-peak＝σcd/σp?????(3)

26、式中：σcd為損傷應(yīng)力，mpa；σp為峰值應(yīng)力，mpa。

27、峰后脆性指標(biāo)：

28、bpost-peak＝1-σr/σp??????(4)

29、式中：σr為殘余應(yīng)力。

30、本發(fā)明優(yōu)選的，步驟s4中擬合關(guān)系式為：

31、d＝a*brit+b*kic+c*kiic+d*kh+e*pnet，d+f??????(5)

32、其中d為三維分形維數(shù)，brit為脆性指數(shù)，kic為i型斷裂韌性，kiic為ii型斷裂韌性，kh為水平主應(yīng)力差異系數(shù)，pnet,d為無(wú)因次凈壓力，a、b、c、d、e、f為擬合系數(shù)。

33、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明方法基于三維ct重構(gòu)圖像法，重構(gòu)了壓裂裂縫的三維形態(tài)，且采用表征三維裂縫面積的三維分形維數(shù)d建立可壓性評(píng)價(jià)方法，建立的評(píng)價(jià)模型結(jié)果與實(shí)際壓裂情況更加吻合，相比現(xiàn)有技術(shù)更加合理。

技術(shù)特征：

1.一種基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s1中巖石試樣形狀包括正方體、圓柱體或半圓盤(pán)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s1中進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試以獲取力學(xué)參數(shù)，所述力學(xué)參數(shù)包括楊氏模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s1中進(jìn)行壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)以獲取裂縫擴(kuò)展形態(tài)參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s2中采用ct掃描法獲取三維分形維數(shù)d，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，采用三維計(jì)盒法獲取裂縫的三維分形維數(shù)還包括

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，采用三維計(jì)盒法獲取裂縫的三維分形維數(shù)還包括

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s3中所述評(píng)價(jià)參數(shù)包括脆性指數(shù)、斷裂韌性、水平主應(yīng)力差異系數(shù)和無(wú)因次凈壓力。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s3中所述脆性指數(shù)計(jì)算方法為

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，步驟s4中擬合關(guān)系式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分形理論的非常規(guī)儲(chǔ)層三維裂縫網(wǎng)絡(luò)可壓裂性評(píng)價(jià)方法，包括步驟：步驟S1：對(duì)目標(biāo)區(qū)塊的巖石進(jìn)行采集并加工為巖石試樣，對(duì)所述巖石試樣進(jìn)行力學(xué)參數(shù)測(cè)試和壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)；步驟S2：對(duì)壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)后的巖石試樣采用CT掃描法獲取三維分形維數(shù)D；步驟S3：建立三維分形維數(shù)D與儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)參數(shù)之間的擬合關(guān)系式；步驟S4：通過(guò)擬合關(guān)系式進(jìn)行儲(chǔ)層的可壓裂性評(píng)價(jià)。本發(fā)明方法基于三維CT重構(gòu)圖像法，重構(gòu)了壓裂裂縫的三維形態(tài)，且采用表征三維裂縫面積的三維分形維數(shù)D建立可壓性評(píng)價(jià)方法，建立的評(píng)價(jià)模型結(jié)果與實(shí)際壓裂情況更加吻合。

技術(shù)研發(fā)人員：曾凡輝,楊恩和,張宇,楊維鑫,郭建春,任山,劉斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5