CN114218790A - 一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法,包括:基于页岩层系断裂带野外相似露头的精细解释,划分断裂带的内部结构;在构造精细解释基础上,结合钻井、地震资料,开展断裂带类型的识别和断裂带内部结构精细解剖;获取断裂带内结构单元岩石力学参数值与裂缝发育强度的关系;对不同级次断裂带内部结构进行地质建模;页岩储层断裂带内岩石力学属性精细建模。本发明既考虑了断裂带内部结构非均质性,也考虑了页岩储层发育页理构造且具有横观各向同性的性质,故本发明能够更加精确地进行页岩储层断裂带内岩石力学属性建模。

Description

一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法
技术领域
本发明涉及地质技术领域,尤其涉及一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法。
背景技术
断裂带内的岩石力学非均质性不仅对页岩气的逸散方式具有一定影响,而且也会导致断裂带及其附近现今地应力场方向呈现非均一地偏转,甚至三向应力结构的变化。因此,断裂带内的岩石力学属性精细建模为页岩储层的精确地质力学模型刻画及近断裂带水平井轨迹的优化、压裂设计提供了重要的基础数据支撑,同时也为深入分析断裂对现今区域应力的解耦机理,定量评价断裂带及其附近页岩气的封闭能力奠定了理论基础。前人主要是利用直接经验赋值法、等效介质理论公式计算法来进行断裂带内岩石力学参数的赋值,上述方法主要是基于致密砂岩储层断裂带内岩石力学性质研究而建立的,未考虑断裂带内结构特征对岩石力学性质的影响。目前缺少针对页岩储层断裂带内部岩石力学性质精细建模的方法,这严重制约了复杂构造区页岩气储层甜点的优选和工程改造设计。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷,提供一种基于页岩储层断裂带内部结构的精细刻画,结合岩石力学测试和适应于页岩储层的横观各向同性理论,完成断裂带内岩石力学属性精细建模的方法。
一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法,包括以下步骤:
步骤1:基于页岩层系断裂带野外相似露头的精细解释,划分断裂带的内部结构;
步骤2:基于页岩储层断裂带野外相似露头的地质模式,结合钻井、地震资料情况,开展地下页岩储层断裂带内断缝体识别与解剖,明确各级次断裂带影响下断缝体形态边界、断裂带内部结构、裂缝发育特征的变化规律;
步骤3:离断裂核不同距离钻取不同断裂带内野外和岩芯样品,进行三轴岩石力学实验,获取不同裂缝发育强度样品的岩石力学参数值,并建立裂缝发育强度指数与岩石力学参数之间的关系式;
步骤4:根据上述断裂带内部结构的精细划分结果,将不同级次断裂带内部结构和单元边界进行精细地质建模;
步骤5:结合横观各向同性等效中值理论与实验测试结果,获取连续的裂缝发育强度指数与岩石力学参数值之间的定量关系,并将该关系式转换为离不同级次断裂核距离与岩石力学参数之间的关系式,并利用fish语言在Flac3D内进行编程,完成页岩储层不同级次断裂带内岩石力学属性精建模。
进一步地,如上所述的方法,所述步骤1包括:
基于工区地下断裂基本特征、断裂组合样式、断裂力学性质、断裂规模,开展野外相似露头优选,并结合野外露头开展断裂核、共派生破碎带、共派生裂缝带划分及描述、测量、统计,对断缝体几何形态以及内部各分区内的裂缝产状、规模、有效性、密度、组合关系进行调查、测量、统计,明确断缝体形态边界、内部结构、不同类型断缝体破裂受控因素及变化规律和不同组合样式、发育规模及力学背景下断缝体差异性,为地下页岩储层断裂带内部结构刻画提供类比支撑材料。
进一步地,如上所述的方法,所述步骤4包括:
将不同级次断裂的几何要素数字化数据,导入犀牛软件内进行断裂的三维地质建模,并依据步骤1和步骤3,断裂带内部结构的划分结果,将不同级次断裂带分断裂核、共派生破碎带、共派生裂缝带、原岩带进行断裂带内部精细地质建模,并利用gridder软件进行自适应网格剖分,形成精细数学模型。
进一步地,如上所述的方法,所述几何要素包括:断裂的延伸长度、断距、倾向及倾角。
有益效果:
由于断裂带内部结构比较复杂,且页岩储层内部页理发育,仅仅靠简单的经验赋值法或仅考虑岩石内部的裂缝发育强度,很难准确表征页岩储层断裂带内岩石力学参数的变化规律。本发明既考虑了断裂带内部结构非均质性,也考虑了页岩储层发育页理构造且具有横观各向同性的性质,故本发明能够更加精确地进行页岩储层断裂带内岩石力学属性建模。
附图说明
图1为页岩储层断裂带内部结构地质力学模型示意图;
图2为页岩储层断裂带内岩石力学属性建模结果示意图。
图2(a)为页岩储层断裂带内部岩石力学属性赋值平面图;
图2(b)为页岩储层断裂带内网格精细剖分结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
(1)野外相似露头内部结构精细划分
基于工区地下断裂基本特征、断裂组合样式、断裂力学性质、断裂规模等,开展野外相似露头优选,并结合野外露头开展断裂核、共派生破碎带、共派生裂缝带划分及描述、测量、统计等工作,对断缝体几何形态以及内部各分区内的裂缝产状、规模、有效性、密度、组合关系等特征(包括)进行调查、测量、统计。明确断缝体形态边界、内部结构、不同类型断缝体破裂受控因素及变化规律和不同组合样式、发育规模及力学背景下断缝体差异性,为地下页岩储层断裂带内部结构刻画提供类比支撑材料。
(2)储层深度内断裂带的识别与内部结构精细解剖
在构造精细解释基础上,结合钻井、地震资料,开展断裂带的识别和断裂带内部结构精细解剖。基于岩芯、成像测井、常规测井、三维地震等资料开展断裂和裂缝的识别及其几何属性、有效性等研究。综合构造特征、力学背景、野外认识等,对工区各类典型断裂带进行解剖,明确不同级次断裂带发育的形态边界、内部结构、裂缝发育特征及其变化规律等。
(3)断裂带内结构单元岩石力学参数值与裂缝发育强度的关系
离断裂核不同距离钻取断裂带结构单元内野外和岩芯实验样品,进行三轴岩石力学实验,获取不同裂缝发育强度样品的岩石力学参数值(包括弹性模量、泊松比、内摩擦力、内摩擦角及抗拉强度),并建立裂缝发育强度指数与岩石力学参数之间的关系式。
(4)不同级次断裂带内部结构的地质建模
将不同级次断裂的几何要素(包括断裂的延伸长度、断距、倾向及倾角)数字化数据,导入犀牛软件内进行断裂的三维地质建模,并依据步骤(1)和步骤(3),断裂带内部结构的划分结果,将不同级次断裂带分断裂核、共派生破碎带、公派生裂缝带、原岩带进行断裂内部精细地质建模,并利用gridder软件进行自适应网格剖分,形成精细数学模型(见图1)。
(5)页岩储层断裂带内岩石力学属性精细建模
结合横观各向同性等效中值理论(EMT)与实验测试结果,获取连续的裂缝发育强度指数与岩石力学参数值之间定量关系,并将该关系式转换为离不同级次断裂核距离与岩石力学参数之间的关系式,并利用fish语言在Flac3D内进行编程,对上述网格数学模型进行自动赋值,完成页岩储层不同级次断裂带内岩石力学属性精细建模(见图2),通过图2可以看出,不同级次断裂依据断裂规模被赋予不同断裂带宽度,从断裂核到原岩带具有不同的岩石力学属性值,且利用网格自适应加密方法,完成了断裂带及其附近精细网格剖分,因此,该模型更接近于真实断裂的地质情况,且具有更高的网格计算精度。
由于断裂带内部结构比较复杂,且页岩储层内部页理发育,前人主要是基于简单的经验赋值法或岩石内部的裂缝发育强度来开展相关研究工作,很难准确表征页岩储层断裂带内岩石力学参数的变化规律。本发明既考虑了断裂带内部结构非均质性,也考虑了页岩储层发育页理构造且具有横观各向同性的性质,本发明能够更加精确地进行页岩储层断裂带内岩石力学属性建模。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种页岩储层断裂带内岩石力学属性建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:基于页岩层系断裂带野外相似露头的精细解释,划分断裂带的内部结构;
步骤2:基于页岩储层断裂带野外相似露头的地质模式,结合钻井、地震资料情况,开展地下页岩储层断裂带内断缝体识别与解剖,明确各级次断裂带影响下断缝体形态边界、断裂带内部结构、裂缝发育特征的变化规律;
步骤3:离断裂核不同距离钻取不同断裂带内野外和岩芯样品,进行三轴岩石力学实验,获取不同裂缝发育强度样品的岩石力学参数值,并建立裂缝发育强度指数与岩石力学参数之间的关系式;
步骤4:根据上述断裂带内部结构的精细划分结果,将不同级次断裂带内部结构和单元边界进行精细地质建模;
步骤5:结合横观各向同性等效中值理论与实验测试结果,获取连续的裂缝发育强度指数与岩石力学参数值之间定量关系,并将该关系式转换为离不同级次断裂核距离与岩石力学参数之间的关系式,并利用fish语言在Flac3D内进行编程,完成页岩储层不同级次断裂带内岩石力学属性精建模。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1包括:
基于工区地下断裂基本特征、断裂组合样式、断裂力学性质、断裂规模,开展野外相似露头优选,并结合野外露头开展断裂核、共派生破碎带、共派生裂缝带划分及描述、测量、统计,对断缝体几何形态以及内部各分区内的裂缝产状、规模、有效性、密度、组合关系进行调查、测量、统计,明确断缝体形态边界、内部结构、不同类型断缝体破裂受控因素及变化规律和不同组合样式、发育规模及力学背景下断缝体差异性,为地下页岩储层断裂带内部结构刻画提供类比支撑材料。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4包括:
将不同级次断裂的几何要素数字化数据,导入犀牛软件内进行断裂的三维地质建模,并依据步骤1和步骤3,断裂带内部结构的划分结果,将不同级次断裂带分断裂核、共派生破碎带、共派生裂缝带、原岩带进行断裂带内部精细地质建模,并利用gridder软件进行自适应网格剖分,形成精细数学模型。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述几何要素包括:断裂的延伸长度、断距、倾向及倾角。
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