頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，采用直徑為150mm的鉆頭鉆孔，在測(cè)量鉆孔段孔壁選取3條平行于鉆孔軸線(xiàn)的線(xiàn)，它們與鉆孔軸線(xiàn)間的夾角一般在110°～130°范圍內(nèi)選擇，在每條線(xiàn)上選取直徑為3cm的圓形局部壁面，間隔距離應(yīng)保證對(duì)某一局部壁面實(shí)施應(yīng)力解除時(shí)不會(huì)給鄰近的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)帶來(lái)影響，用環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力解除時(shí)，根據(jù)獲得的各應(yīng)變片在應(yīng)力解除過(guò)程中的應(yīng)變變化值和鉆孔的方位角等參數(shù)，將測(cè)得的應(yīng)變值組合在一起，分析最終可得到大地坐標(biāo)系的三維地應(yīng)力張量。該方法能夠準(zhǔn)確地對(duì)不同的地質(zhì)的地應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)，使得地應(yīng)力的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，操作人員根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作，頁(yè)巖氣鉆探收益達(dá)到最佳。
【專(zhuān)利說(shuō)明】頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種方法，尤其是涉及一種頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖氣是賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，與“煤層氣”、“致密氣”同屬一類(lèi)。頁(yè)巖氣的形成和富集有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁(yè)巖烴源巖地層中。頁(yè)巖氣很早就已經(jīng)被人們所認(rèn)知，但采集比傳統(tǒng)天然氣困難，隨著資源能源日益匱乏，作為傳統(tǒng)天然氣的有益補(bǔ)充，人們逐漸意識(shí)到頁(yè)巖氣的重要性。頁(yè)巖氣以吸附狀態(tài)(大約50%)存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、浙青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁(yè)巖、油砂、地浙青等差別較大。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁(yè)巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁(yè)巖、高碳泥巖等常是最好的頁(yè)巖氣發(fā)育條件。
[0003]頁(yè)巖亦屬致密巖石，故也可歸入致密氣層氣。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁(yè)巖，為暗褐色和黑色，富有機(jī)質(zhì)，可大量生氣。儲(chǔ)集空間以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低(負(fù))壓、低飽和度(30%左右)，因而為低產(chǎn)。但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產(chǎn)量，井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有開(kāi)采壽命長(zhǎng)和生產(chǎn)周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)——大部分產(chǎn)氣頁(yè)巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層滲透率低，開(kāi)采難度較大。隨著世界能源消費(fèi)的不斷攀升，包括頁(yè)巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來(lái)越受到重視。美國(guó)和加拿大等國(guó)已實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開(kāi)發(fā)。過(guò)去十年內(nèi)，頁(yè)巖氣已成為美國(guó)一種日益重要的天然氣資源，同時(shí)也得到了全世界其他國(guó)家的廣泛關(guān)注。2000年，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量?jī)H占天然氣總量的1% ;而到2010年，因?yàn)樗毫?、水平鉆井等技術(shù)的發(fā)展，頁(yè)巖氣所占的比重已超過(guò)20%。頁(yè)巖氣由于其生成的地質(zhì)的復(fù)雜性，在開(kāi)采時(shí)不同的地質(zhì)需要采用不同的開(kāi)采技術(shù)，現(xiàn)有對(duì)于地應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法效率低，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果也不準(zhǔn)確，造成開(kāi)采時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的難度超過(guò)預(yù)期，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有對(duì)于地應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法效率低，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果也不準(zhǔn)確，造成開(kāi)采時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的難度超過(guò)預(yù)期，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，該方法能夠準(zhǔn)確地對(duì)不同的地質(zhì)的地應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)，使得地應(yīng)力的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，操作人員根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作，頁(yè)巖氣鉆探收益達(dá)到最佳，解決了現(xiàn)有對(duì)于地應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法效率低，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果也不準(zhǔn)確，造成開(kāi)采時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的難度超過(guò)預(yù)期，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟:采用直徑為150_的鉆頭鉆孔，選擇測(cè)量孔段的原則是避開(kāi)鉆孔附近其他建筑物對(duì)該段的影響，保持該小段鉆孔巖性完好、性質(zhì)相同，在測(cè)量鉆孔段孔壁選取3條平行于鉆孔軸線(xiàn)的線(xiàn)，它們與鉆孔軸線(xiàn)間的夾角一般在110°?130°范圍內(nèi)選擇，在每條線(xiàn)上選取直徑為3cm的圓形局部壁面，并且把它們視為測(cè)量“點(diǎn)”，這3個(gè)局部壁面在鉆孔軸線(xiàn)方向上間隔距離應(yīng)保證對(duì)某一局部壁面實(shí)施應(yīng)力解除時(shí)不會(huì)給鄰近的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)帶來(lái)影響，在每個(gè)局部壁面上黏貼一個(gè)應(yīng)變化，米用壁厚為2mm的外徑為34mm的環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力全解除，在進(jìn)行應(yīng)力全解除的過(guò)程中，解除槽深度h與被解除的壁面直徑d有關(guān)，當(dāng)h/d=l.2時(shí)，該局部壁面的應(yīng)力已全部解除，用環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力解除時(shí)，監(jiān)測(cè)黏貼的應(yīng)變花的微應(yīng)變值變化與鉆進(jìn)深度的全過(guò)程曲線(xiàn)，根據(jù)獲得的各應(yīng)變片在應(yīng)力解除過(guò)程中的應(yīng)變變化值和鉆孔的方位角等參數(shù)，將測(cè)得的應(yīng)變值組合在一起，分析最終可得到大地坐標(biāo)系的三維地應(yīng)力張量。
[0006]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:該方法能夠準(zhǔn)確地對(duì)不同的地質(zhì)的地應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)，使得地應(yīng)力的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，操作人員根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作，頁(yè)巖氣鉆探收益達(dá)到最佳，解決了現(xiàn)有對(duì)于地應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法效率低，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果也不準(zhǔn)確，造成開(kāi)采時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的難度超過(guò)預(yù)期，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題。

【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0008]實(shí)施例1:
頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟:采用直徑為150mm的鉆頭鉆孔，選擇測(cè)量孔段的原則是避開(kāi)鉆孔附近其他建筑物對(duì)該段的影響，保持該小段鉆孔巖性完好、性質(zhì)相同，在測(cè)量鉆孔段孔壁選取3條平行于鉆孔軸線(xiàn)的線(xiàn)，它們與鉆孔軸線(xiàn)間的夾角一般在110°?130°范圍內(nèi)選擇，在每條線(xiàn)上選取直徑為3cm的圓形局部壁面，并且把它們視為測(cè)量“點(diǎn)”，這3個(gè)局部壁面在鉆孔軸線(xiàn)方向上間隔距離應(yīng)保證對(duì)某一局部壁面實(shí)施應(yīng)力解除時(shí)不會(huì)給鄰近的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)帶來(lái)影響，在每個(gè)局部壁面上黏貼一個(gè)應(yīng)變化，采用壁厚為2_的外徑為34_的環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力全解除，在進(jìn)行應(yīng)力全解除的過(guò)程中，解除槽深度h與被解除的壁面直徑d有關(guān)，當(dāng)h/d=l.2時(shí)，該局部壁面的應(yīng)力已全部解除，用環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力解除時(shí)，監(jiān)測(cè)黏貼的應(yīng)變花的微應(yīng)變值變化與鉆進(jìn)深度的全過(guò)程曲線(xiàn)，根據(jù)獲得的各應(yīng)變片在應(yīng)力解除過(guò)程中的應(yīng)變變化值和鉆孔的方位角等參數(shù)，將測(cè)得的應(yīng)變值組合在一起，分析最終可得到大地坐標(biāo)系的三維地應(yīng)力張量。
[0009]沉積盆地中的巖層是處于三軸應(yīng)力狀態(tài)下的，應(yīng)力是矢量，不僅具有大小，而且具有方向，通常采用三個(gè)法向應(yīng)力來(lái)表示巖石單元的應(yīng)力環(huán)境。ο” σ2、03分別代表最大、中間、最小三個(gè)主應(yīng)力，相應(yīng)用σ ν、σ Η、σ h分別代表垂向、水平最大、最小主應(yīng)力。所謂“應(yīng)力狀態(tài)”是指應(yīng)力的大小和方向。
[0010]地應(yīng)力研究目前已廣泛應(yīng)用于石油工程的許多領(lǐng)域，其已成為油氣藏工程、油氣勘探、鉆井、完井、采油氣工程方案設(shè)計(jì)不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在定向井及水平平井身軌跡的設(shè)計(jì)與控制、油氣層改造措施中裂縫的方位與幾何尺寸的預(yù)測(cè)等方面都有著重要的應(yīng)用。
[0011]本方案與以往的套芯應(yīng)力解除法不同。首先它在實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除的方法上具有創(chuàng)新性，采用側(cè)壁取芯技術(shù)，在測(cè)點(diǎn)附近幾個(gè)局部壁面上鉆取巖芯使其與周?chē)鷰r體完全分離，取代了沿鉆孔軸向套取巖芯的傳統(tǒng)方法。從理論上可以證明，在利用本方案確定測(cè)點(diǎn)地應(yīng)力時(shí)，當(dāng)所鉆取的巖芯直徑不超過(guò)3cm的條件下，鉆取完整巖芯的長(zhǎng)度約4cm即可達(dá)到完全應(yīng)力解除。這與套芯應(yīng)力解除需要鉆取不少于30cm長(zhǎng)的巖芯相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，除了可以避免斷芯之外，還使得本方案有可能在較碎、有巖餅等較差的巖石條件下得到應(yīng)用。此外，本方案理論上完備，不需要對(duì)主應(yīng)力量值和方向做假定，克服了水力壓裂法的重大缺陷，在理論上它也能用于深部鉆孔的地應(yīng)力測(cè)量。因此，本方案是一種有發(fā)展前途的地應(yīng)力測(cè)量方法。
[0012]該方法能夠準(zhǔn)確地對(duì)不同的地質(zhì)的地應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)，使得地應(yīng)力的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，操作人員根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作，頁(yè)巖氣鉆探收益達(dá)到最佳，解決了現(xiàn)有對(duì)于地應(yīng)力的預(yù)測(cè)方法效率低，而且預(yù)測(cè)的結(jié)果也不準(zhǔn)確，造成開(kāi)采時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的難度超過(guò)預(yù)期，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題。
[0013]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)、方法實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.頁(yè)巖氣藏三維地應(yīng)力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟:采用直徑為150mm的鉆頭鉆孔，選擇測(cè)量孔段的原則是避開(kāi)鉆孔附近其他建筑物對(duì)該段的影響，保持該小段鉆孔巖性完好、性質(zhì)相同，在測(cè)量鉆孔段孔壁選取3條平行于鉆孔軸線(xiàn)的線(xiàn)，它們與鉆孔軸線(xiàn)間的夾角一般在110°?130°范圍內(nèi)選擇，在每條線(xiàn)上選取直徑為3cm的圓形局部壁面，并且把它們視為測(cè)量“點(diǎn)”，這3個(gè)局部壁面在鉆孔軸線(xiàn)方向上間隔距離應(yīng)保證對(duì)某一局部壁面實(shí)施應(yīng)力解除時(shí)不會(huì)給鄰近的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)帶來(lái)影響，在每個(gè)局部壁面上黏貼一個(gè)應(yīng)變化，采用壁厚為2mm的外徑為34mm的環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力全解除，在進(jìn)行應(yīng)力全解除的過(guò)程中，解除槽深度h與被解除的壁面直徑d有關(guān)，當(dāng)h/d=l.2時(shí)，該局部壁面的應(yīng)力已全部解除，用環(huán)形鉆頭對(duì)每個(gè)局部壁面進(jìn)行應(yīng)力解除時(shí)，監(jiān)測(cè)黏貼的應(yīng)變花的微應(yīng)變值變化與鉆進(jìn)深度的全過(guò)程曲線(xiàn)，根據(jù)獲得的各應(yīng)變片在應(yīng)力解除過(guò)程中的應(yīng)變變化值和鉆孔的方位角等參數(shù)，將測(cè)得的應(yīng)變值組合在一起，分析最終可得到大地坐標(biāo)系的三維地應(yīng)力張量。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK104453849SQ201410554028
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】楊波, 羅迪, 張?chǎng)? 胡述清, 劉歡, 呂國(guó)祥, 李其鑫, 黃勇斌 申請(qǐng)人:成都創(chuàng)源油氣技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司