CN108875115B - 一种确定岩石强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定岩石强度的方法，包括：首先利用岩心刻度常规测井资料或ECS资料，建立参数模型，计算储层矿物含量，分析岩石强度参数与矿物含量之间的对应关系，通过引入多矿物含量构建新的函数方程，求取单轴抗压强度，固有剪切强度，最后利用得到的岩石强度参数计算方程，代入岩石矿物含量以及岩石力学参数，即可得到岩石强度参数，并结合测井资料连续评价地层特征。相比于原有的计算方法，能够更准确的计算储层强度参数，满足储层可压裂性分析的需求。经本发明所求得的岩石强度参数，与岩石力学实验测的岩石强度参数符合性好，准确度高，可以及时服务或满足测井资料解释评价的需要，为目前我国储层压裂评价提供可靠的依据。

Description

一种确定岩石强度的方法

技术领域

本发明涉及储层压裂评价领域，特别涉及一种确定岩石强度的方法。

背景技术

随着我国石油勘探领域中对复杂储层评价的不断加深，地层的可压裂性评价成为了部分地区必不可少的评价内容。计算岩石的强度是地层可压裂性评价中的基础，国内外对于岩石强度计算方法已经有很多研究，现在最常用的是Coates和Denco(1981)在Deere和Miller(1966)实验基础上建立了计算岩石抗强的关系式：

单轴抗压强度：

S_C＝E_d[0.008V_sh+0.0045(1-V_sh)]

固有剪切强度：

单轴抗拉强度：

S_T＝S_C/12

但在实际应用中，不同地区不同地层效果不尽相同，不能满足准确计算岩石强度参数的需求。本发明通过矿物含量对岩石强度参数进行拟合，建立了一种更为精确的岩石强度计算方法，满足复杂储层评价的需求。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种确定岩石强度的方法，该方法通过矿物含量与岩石强度参数之间建立关系，能够较为准确的计算储层的岩石强度参数，解决了由于原有计算模型由于缺少地区参数而无法较为准确的计算岩石气囊度参数的问题，能够及时服务或满足实际生产的需要，实现了油气储层可压裂性评价的需求。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

所述方法按照以下步骤进行操作：

步骤(1)，获取岩心刻度常规测井资料或ECS资料，建立参数模型，计算储层矿物含量，分析岩石强度参数与矿物含量之间的对应关系。

步骤(2)，利用计算方程求取岩石单轴抗压强度和固有剪切强度参数；

步骤(3)，利用步骤(2)得到的岩石强度参数计算方程，代入岩石矿物含量以及岩石力学参数，即可得到岩石强度参数；

步骤(4)，根据求得的岩石强度参数结合测井资料连续评价地层特征。

上述技术方案中，还包括进一步限定的方案：

所述步骤(1)，计算储层矿物含量按照下式计算：

砂质含量：

V_SAND＝e^{a×P+b×N-c×M-d}

泥质含量：

V_SH＝j×GR-f×M+g×P+h×N-i

式中：Δt_f,Δt_ma,Δt分别为地层水、岩石骨架、岩石的声波时差，μs/ft；ρ_f,ρ_ma,ρ_b分别为地层水的密度、岩石骨架密度、体积密度，g/cm³；

分别为地层水、岩石骨架、岩石的中子孔隙度，％；GR为自然伽马曲线值，API，a为砂质含量的声波中子比值权重系数，b为砂质含量的中子密度比值权重系数，c为砂质含量的声波密度比值权重系数，d为砂质含量的权重系数；j为泥质含量的自然伽马值权重系数，f为泥质含量的声波密度比值权重系数，g为泥质含量的声波中子比值权重系数，h为泥质含量的中子密度比值权重系数，i为泥质含量的权重系数。

所述步骤(2)，通过下述公式计算岩石强度参数：

单轴抗压强度：

S_c＝E*(x₁*TOC+x₂*V_SAND+x₃*V_SH+x₄)

固有剪切强度：

C₀＝X*(y₁*TOC+y₂*V_SH+y₃*V_SAND+y₄*V_LIME+y₅)

其中：

式中：S_c为单轴抗压强度，MPa；E为动态杨氏模量，GPa；TOC为有机碳含量，％；V_SAND为砂质含量，％；V_SH为泥质含量，％；C₀为固有剪切强度，MPa；V_LIME为砂质含量，％；x₁,x₂,x₃,x₄,y₁,y₂,y₃,y₄,y₅为待定拟合参数；V_P为纵波速度；ρ_b为流体密度；υ为泊松比。

步骤(3)利用步骤(2)得到的岩石强度参数计算方程，代入岩石矿物含量以及岩石力学参数，即可得到岩石强度参数。

所述步骤(4)，求得的岩石强度参数结合测井资料连续评价地层特征，通过下述方法进行：

通过ECS资料结合常规测井资料确定地层矿物含量，根据不同矿物含量确定岩石强度，得到全井段连续分布的抗压强度、抗张强度及固有剪切强度，进而评价连续地层的可压裂性。

相比于原有的计算方法，本发明方法能够更准确的计算储层强度参数，满足储层可压裂性分析的需求。经本发明所求得的岩石强度参数，与岩石力学实验测的岩石强度参数符合性好，准确度高，岩石强度参数中，抗张强度相对误差不大于10.81％，抗压强度相对误差不大于12.91％，固有剪切强度相对误差不大于16.25％。可以及时服务或满足测井资料解释评价的需要，为目前我国储层压裂评价提供可靠的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明计算的岩石强度参数计算效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

本发明确定岩石强度的方法，包括以下步骤：

步骤(1)，获取岩心刻度常规测井资料或ECS资料，计算储层矿物含量，分析岩石强度参数与矿物含量之间的对应关系；

计算储层矿物含量按照下式计算：

砂质含量：

V_SAND＝e^{a×P+b×N-c×M-d}

泥质含量：

V_SH＝j×GR-f×M+g×P+h×N-i

式中：Δt_f,Δt_ma,Δt分别为地层水、岩石骨架、岩石的声波时差，μs/ft；ρ_f,ρ_ma,ρ_b分别为地层水的密度、岩石骨架密度、体积密度，g/cm³；

分别为地层水、岩石骨架、岩石的中子孔隙度，％；GR为自然伽马曲线值，API，a为砂质含量的声波中子比值权重系数，b为砂质含量的中子密度比值权重系数，c为砂质含量的声波密度比值权重系数，d为砂质含量的权重系数；j为泥质含量的自然伽马值权重系数，f为泥质含量的声波密度比值权重系数，g为泥质含量的声波中子比值权重系数，h为泥质含量的中子密度比值权重系数，i为泥质含量的权重系数。

步骤(2)，利用计算方程求取岩石单轴抗压强度和固有剪切强度参数；

通过下述公式计算岩石强度参数：

单轴抗压强度：

S_c＝E*(x₁*TOC+x₂*V_SAND+x₃*V_SH+x₄)

固有剪切强度：

C₀＝X*(y₁*TOC+y₂*V_SH+y₃*V_SAND+y₄*V_LIME+y₅)

其中：

式中：S_c为单轴抗压强度，MPa；E为动态杨氏模量，GPa；TOC为有机碳含量，％；V_SAND为砂质含量，％；V_SH为泥质含量，％；C₀为固有剪切强度，MPa；V_LIME为砂质含量，％；x₁,x₂,x₃,x₄,y₁,y₂,y₃,y₄,y₅为待定拟合参数；V_P为纵波速度；ρ_b为流体密度；υ为泊松比。

结合岩石力学实验资料与岩石矿物组分含量资料，建立该区块的岩石强度参数计算模型。

步骤(3)，利用步骤(2)得到的岩石强度参数计算方程，代入岩石矿物含量以及岩石力学参数，即可得到岩石强度参数；

求得的岩石强度参数结合测井资料连续评价地层特征，通过下述方法进行：

通过ECS资料结合常规测井资料确定地层矿物含量，根据不同矿物含量确定岩石强度，得到全井段连续分布的抗压强度、抗张强度及固有剪切强度，进而评价连续地层的可压裂性。

图1是本发明计算的岩石强度参数计算效果图。从图中可以看出，求取的抗张强度值、抗压强度值及固有剪切强度值，与岩石力学试验数据对比可见，所计算的岩石强度参数相对误差率低，准确度高，应用效果好。

从上述表1可以看出，岩石强度参数中，抗张强度相对误差不大于10.81％，抗压强度相对误差不大于12.91％，固有剪切强度相对误差不大于16.25％。

本发明通过矿物含量与岩石强度参数之间建立关系，能够较为准确的计算储层的岩石强度参数，解决了由于原有计算模型由于缺少地区参数而无法较为准确的计算岩石气囊度参数的问题，相比于原有的计算方法，能够更准确的计算储层强度参数，与岩石力学实验测的岩石强度参数符合性更好，可以及时服务或满足测井资料解释评价的需要，应用效果好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内一种。

Claims (4)

1.一种确定岩石强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，获取岩心刻度常规测井资料或ECS资料，计算储层矿物含量，分析岩石强度参数与矿质含量之间的对应关系；

步骤(2)，利用计算方程求取岩石单轴抗压强度和固有剪切强度参数；

通过下述公式计算岩石强度参数：

单轴抗压强度：

S_c＝E*(x₁*TOC+x₂*V_SAND+x₃*V_SH+x₄)

固有剪切强度：

C₀＝X*(y₁*TOC+y₂*V_SH+y₃*V_SAND+y₄*V_LIME+y₅)

其中：

式中：S_c为单轴抗压强度，MPa；E为动态杨氏模量，GPa；TOC为有机碳含量，％；V_SAND为砂质含量，％；V_SH为泥质含量，％；C₀为固有剪切强度，MPa；V_LIME为砂质含量，％；x₁,x₂,x₃,x₄,y₁,y₂,y₃,y₄,y₅分别为待定拟合参数；V_P为纵波速度；ρ_b为流体密度；υ为泊松比；

步骤(3)，利用步骤(2)得到的岩石单轴抗压强度和固有剪切强度参数计算方程，代入岩石矿物含量以及岩石力学参数，即可得到岩石强度参数；

步骤(4)根据求得的岩石强度参数结合测井资料连续评价地层特征。

2.如权利要求1所述的确定岩石强度的方法，其特征在于，所述步骤(1)，计算储层矿物含量按照下式计算：

砂质含量：

V_SAND＝e^{a×P+b×N-c×M-d}

泥质含量：

V_SH＝j×GR-f×M+g×P+h×N-i

式中：Δt_f,Δt_ma,Δt分别为地层水、岩石骨架、岩石的声波时差，μs/ft；ρ_f,ρ_ma,ρ_b分别为地层水的密度、岩石骨架密度、体积密度，g/cm³；

分别为地层水、岩石骨架、岩石的中子孔隙度，％；GR为自然伽马曲线值，API，a为砂质含量的声波中子比值权重系数，b为砂质含量的中子密度比值权重系数，c为砂质含量的声波密度比值权重系数，d为砂质含量的权重系数；j为泥质含量的自然伽马值权重系数，f为泥质含量的声波密度比值权重系数，g为泥质含量的声波中子比值权重系数，h为泥质含量的中子密度比值权重系数，i为泥质含量的权重系数。

3.如权利要求1所述的确定岩石强度的方法，其特征在于，所述步骤(4)，求得的岩石强度参数结合测井资料连续评价地层特征，通过下述方法进行：

通过ECS资料结合常规测井资料确定地层矿物含量，根据不同矿物含量确定岩石强度，得到全井段连续分布的抗压强度、抗张强度及固有剪切强度，进而评价连续地层的可压裂性。

4.如权利要求1所述的确定岩石强度的方法，其特征在于，岩石强度参数中，抗张强度相对误差不大于10.81％，抗压强度相对误差不大于12.91％，固有剪切强度相对误差不大于16.25％。

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