CN106019400B

CN106019400B - 一种获取塑性指数的方法

Info

Publication number: CN106019400B
Application number: CN201510117142.0A
Authority: CN
Inventors: 李双建; 孙冬胜; 周雁; 袁玉松
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2018-11-20
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: CN106019400A

Abstract

本发明公开了一种获取塑性指数的方法，该方法包括：获取待分析盖层所处地层区域的地层参数，根据地层参数确定待分析盖层的盖层深度；根据待分析盖层的盖层深度，确定待分析盖层的围压；根据待分析盖层的围压，基于预设塑性围压模型，确定待分析盖层的塑性指数。本发明所提供的方法能够获得不同地质历史时期、不同埋深条件下盖层的塑性指数。

Description

一种获取塑性指数的方法

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，具体地说，涉及一种获取塑性指数的方法。

背景技术

石油天然气的盖层封闭性主要取决于岩石物理性质，以往的盖层封闭性定量评价指标主要以物性评价为主，如孔隙度、渗透率和突破压力。但是，越来越多的证据显示，盖层的裂缝对油气的保存起到了至关重要的作用，而盖层裂缝发育的类型、规模与密度与盖层的脆塑性密切关系。

影响盖层脆塑性的因素主要包括：盖层的自身矿物组成、排列方式及其成岩演化程度、盖层的地质埋深、应力环境等。目前可以用三轴岩石力学实验来测试得到单个样品的塑性指数。但是这种方法仅能够用来评价现今盖层的塑性，不能确定在某一地质历史时期盖层塑性指数的变化。

基于上述情况，亟需一种能够获取地质历史时期的盖层塑性指数的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是获取特定地质历史时期的盖层塑性指数。为解决上述问题，本发明的实施例首先提供了一种获取泥岩盖层塑性指数的方法，这种方法既可以定量评价现今埋藏条件下泥岩盖层的脆塑性，也可以定量评价不同地质历史时期泥岩盖层的脆塑性。所述方法包括：

获取待分析盖层所处地层区域的地层参数，根据所述地层参数确定所述待分析盖层的盖层深度；

根据所述待分析盖层的盖层深度，确定所述待分析盖层的围压；

根据所述待分析盖层的围压，基于预设塑性围压模型，确定所述待分析盖层的塑性指数。

根据本发明的一个实施例，确定所述待分析盖层的盖层深度的步骤包括：

根据所述地层参数，恢复得到所述待分析盖层所处地层区域的地层埋藏史；

根据所述地层埋藏史，确定所述待分析盖层的盖层深度。

根据本发明的一个实施例，确定所述待分析盖层的围压的步骤包括：

获取所述待分析盖层所处区域以及相邻区域的测井曲线，根据所述测井曲线确定所述待分析盖层的上覆地层的岩石密度；

获取待分析盖层的上覆地层的水密度，结合所述上覆地层的岩石密度和待分析盖层的盖层深度，确定出待分析盖层的围压。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述待分析盖层的围压：

σ_c＝0.010133×(ρ_d-ρ_w)×H

其中，σ_c和H分别表示待分析盖层的围压和盖层深度，ρ_d和ρ_w分别表示待分析盖层的上覆地层的岩石密度和水密度。

根据本发明的一个实施例，构建所述预设塑性围压模型的步骤包括：

根据所述待分析盖层所述地层区域的盖层分布特性，获取实验盖层岩心，并确定出所述实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度；

根据所述峰值抗压强度和残余抗压强度，分别确定围压与峰值抗压强度和残余抗压强度的函数关系；

根据围压与峰值抗压强度和残余抗压强度的函数关系，构建得到所述预设塑性围压模型。

根据本发明的一个实施例，对所述实验盖层岩心施加不同的围压来进行盖层破裂测试，根据测试结果分析得到所述实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度；

根据本发明的一个实施例，对所述实验盖层岩心施加至少5组不同的围压，来进行盖层破裂测试。

根据本发明的一个实施例，利用多项式拟合分别对围压与峰值抗压强度和残余抗压强度进行非线性回归，分别得到围压与峰值抗压强度和残余抗压强度的函数关系。

根据本发明的一个实施例，所述预设塑性围压模型为：

其中，f_d表示塑性指数，σ_p(σ_c)表示峰值抗压强度σ_p关于围压σ_c的函数，σ_r(σ_c)表示残余抗压强度σ_r关于围压σ_c的函数。

根据本发明的一个实施例，所述地层参数包括以下所列项中的至少一项：

地层厚度、不整合剥蚀量和古地温。

现有的盖层塑性指数获取方法都是基于现今盖层样品的静态分析，仅仅能够获取到现今盖层的塑性指数。而本发明所提供的盖层塑性指数获取方法则是在盖层岩石力学测试的基础上构建出了盖层深度与围压的关系以及围压与塑性指数的关系，这样也就可以获得不同地质历史时期、不同埋深条件下盖层的塑性指数。利用获取到的盖层塑性指数，可以对盖层产生破裂的难以程度进行分析，这为分析油气成藏与破坏历史提供了参考与支撑，也为寻找有利勘探区带提供了依据。

同时，本发明所提供的盖层塑性指数获取方法不但能够获取到某个特定地质历史时期的盖层塑性指数，而且还能够与盆地的构造演化和地层的升降历史相结合来动态分析某个地质历史阶段内盖层塑性指数的变化特征。该方法具有操作方便和实用价值高等特点，其可以应用到含油气盆地的盖层分析中，以分析盖层封闭性动态演化特点。

本发明所提供的盖层塑性指数获取方法弥补了传统方法仅从物性封闭分析盖层的缺陷，可以定量评价盖层的韧脆性，预测盖层产生裂缝的风险性，从而更加全面地分析盖层封闭性。利用该方法确定出的泥岩盖层塑性形变深度，对页岩气储层的压裂也有指导意义。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的获取盖层塑性指数的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的确定待分析盖层的围压的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的构建预设塑性围压模型的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的三轴应力应变曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

目前关于油气盖层的塑性分析都是基于现今样本的静态评价，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的缺陷，以提供一种能够获取不同地质历史时期盖层的塑性指数的方法。

图1示出了本实施例所提供的盖层塑性指数获取方法的流程图。

如图1所示，本实施例所所提供的方法在步骤S101中获取待分析盖层所处地层区域的地层参数，并根据获取到的地层参数恢复待分析盖层所处地层区域的地层埋藏史。

本实施例中，在步骤S101中所获取到的地层参数包括地层厚度、不整合剥蚀量和古地温等参数。基于这些参数，利用盆地模拟器恢复得到待分析盖层所处地层区域的地层埋藏史。

当然，在本发明的其他实施例中，在步骤S101中所获取到的地层参数可以包括一项所列项中的任一项或几项，也可以包括未列出的合理参数，本发明不限于此。

随后在步骤S102中，根据步骤S101确定出的地层埋藏史图，读取出待分析盖层所处地质历史时期的盖层深度。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以利用所获取的地层参数，采用其他合理的方式来确定待分析盖层的盖层深度，本发明不限于此。

得到待分析盖层的盖层深度后，在步骤S103中根据待分析盖层的盖层深度，确定出待分析盖层的围压。图2示出了本实施例中确定待分析盖层的围压的流程图。

如图2所示，首先在步骤S201中从待分析盖层所处区域以及相邻区域中选取能够表征这些区域地质特性的典型钻井，并利用这些钻井得到声波密度测井曲线。随后在步骤S202中，利用步骤S201中所得到的声波密度测井曲线，确定出待分析盖层的上覆地层的岩石密度。在步骤S203中，获取待分析盖层的上覆地层的水密度，并在步骤S204中根据水密度、岩石密度和盖层深度，确定出待分析盖层的围压。

本实施例中，根据如下表达式计算待分析盖层的围压：

σ_c＝0.010133×(ρ_d-ρ_w)×H (1)

再次如图1所示，得到待分析盖层的围压后，在步骤S104中根据待分析盖层的围压，基于预设塑性围压模型，确定出待分析盖层的塑性指数。预设塑性围压模型能够表征待分析盖层所述地层区域中围压与塑性指数的函数关系，它是通过岩石力学实验构建得到的。

图3示出了本实施例中构建预设塑性围压模型的流程图。

如图3所示，本实施例在构建预设塑性围压模型时，首先在步骤S301中根据待分析盖层所述地层区域的盖层分布特性，获取实验盖层岩心，并确定出实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度。具体地，本实施例利用三轴应力实验，对实验盖层岩心施加5组不同的围压来进行盖层破裂测试，分析得到实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度。

图4示出了本实施例中一组典型的三轴应力应变曲线图，该图示出了在以确定围压条件下，应力与应变的关系曲线。从图4中可以看出，在一组三轴应力实验中，能够分别确定出一组峰值抗压强度数据和残余抗压强度数据。这样，通过改变围压来进行多组实验，便可以获得多个围压条件下的峰值抗压强度和残余抗压强度。

当然，在本发明的其他实施例中，对实验盖层岩心所进行的盖层破裂测试的次数还可以为其他合理值，例如大于5组等，本发明不限于此。同时，还可以利用实验盖层岩心，根据其他合理的方式来确定实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度，本发明同样不限于此。

得到各个围压所对应的峰值抗压强度和残余抗压强度后，在步骤S302中，利用多项式拟合分别对围压与峰值抗压强度以及围压与残余抗压强度进行非线性回归，分别确定出围压为峰值抗压强度的函数关系以及围压与残余抗压强度的函数关系。

本实施例中，围压与峰值抗压强度的函数关系可以表示为：

围压与残余抗压强度的函数关系可以表示为：

其中，σ_p和σ_r分别表示峰值抗压强度和残余抗压强度，σ_c表示围压，a₁、a₂、b₁、b₂、c₁和c₂表示常数。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以利用所得围压数据以及对应的峰值抗压强度数据和残余抗压强度数据，采用其他合理的方法来确定围压与峰值抗压强度的函数关系以及围压与残余抗压强度的函数关系。

在步骤S303中，根据步骤S302中所得到的围压与峰值抗压强度的函数关系以及围压与残余抗压强度的函数关系，结合塑性指数的物理含义，构建得到塑性指数与围压的函数关系，即预设塑性围压模型。

本实施例中，塑性指数与围压的函数关系可以采用如下表达式表示：

再次如图1所示，本实施例所提供的方法在步骤S103中确定出了待分析盖层的围压，而预先构建得到的塑性围压模型能够表示出盖层的塑性指数与围压的函数关系，因此将待分析盖层的围压代入预设塑性围压模型即可确定出待分析盖层的塑性指数。为了进一步说明本实施例所提供的盖层塑性指数获取方法的可靠性和实用性，本实施例还利用该方法分别构建出了四川盆地东部志留系盖层的塑性指数与围压的函数关系以及围压与盖层深度的函数关系，并最终得到了盖层的塑性指数与盖层深度的关系，其结果如下所示：

本实施例分别获取到了四川盆地东部现今不同埋深条件下和X井200Ma以来志留系盖层的塑性指数，其结果如表1所示。

表1

序号	地质年代(Ma)	深度(m)	围压(MPa)	f_d
					1	现今	0	0	0
2	现今	1000	17	0.24
					3	现今	2000	34	0.37
4	现今	3000	51	0.53
					5	现今	4000	68	0.79
6	现今	5000	85	1
					7	200	3950	67.15	0.77
8	150	4490	76.33	1
					9	100	5760	97.92	1
10	50	4400	74.8	0.96

从表1所示的数据可以看出，利用本实施例所提供的方法获取到的盖层塑性指数与油气勘探实践得到的数据相吻合。与传统的方法相比，本实施例所提供的方法由于采用具体的岩石力学参数做支撑，因此具有更高的准确性和可靠性。

从上述描述中可以看出，现有的盖层塑性指数获取方法都是基于现今盖层样品的静态分析，仅仅能够获取到现今盖层的塑性指数。而本实施例所提供的盖层塑性指数获取方法则是在盖层岩石力学测试的基础上构建出了盖层深度与围压的关系以及围压与塑性指数的关系，这样也就可以获得不同地质历史时期、不同埋深条件下盖层的塑性指数。利用获取到的盖层塑性指数，可以对盖层产生破裂的难以程度进行分析，这为分析油气成藏与破坏历史提供了参考与支撑，也为寻找有利勘探区带提供了依据。

同时，本实施例所提供的盖层塑性指数获取方法不但能够获取到某个特定地质历史时期的盖层塑性指数，而且还能够与盆地的构造演化和地层的升降历史相结合来动态分析某个地质历史阶段内盖层塑性指数的变化特征。本实施例所提供的方法具有操作方便和实用价值高等特点，其可以应用到含油气盆地的盖层分析中，以分析盖层封闭性动态演化特点。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元、组成单元和/或材料可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims

1.一种获取塑性指数的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述待分析盖层的围压，基于预设塑性围压模型，确定所述待分析盖层的塑性指数；

其中，构建所述预设塑性围压模型的步骤包括：

根据所述待分析盖层所处地层区域的盖层分布特性，获取实验盖层岩心，并确定出所述实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度；

根据围压与峰值抗压强度和残余抗压强度的函数关系，构建得到所述预设塑性围压模型；

其中，所述预设塑性围压模型为：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待分析盖层的盖层深度的步骤包括：

根据所述地层埋藏史，确定所述待分析盖层的盖层深度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定所述待分析盖层的围压的步骤包括：

获取所述待分析盖层所处地层区域以及相邻区域的测井曲线，根据所述测井曲线确定所述待分析盖层的上覆地层的岩石密度；

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定所述待分析盖层的围压：

σ_c＝0.010133×(ρ_d-ρ_w)×H

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述实验盖层岩心施加不同的围压来进行盖层破裂测试，根据测试结果分析得到所述实验盖层岩心的峰值抗压强度和残余抗压强度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述实验盖层岩心施加至少5组不同的围压，来进行盖层破裂测试。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，利用多项式拟合分别对围压与峰值抗压强度和残余抗压强度进行非线性回归，分别得到围压与峰值抗压强度和残余抗压强度的函数关系。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地层参数包括以下所列项中的至少一项：

地层厚度、不整合剥蚀量和古地温。