一種確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁(yè)巖地層通常滲透率非常低，需要通過(guò)大型壓裂方式進(jìn)行壓裂，W增加頁(yè)巖地層 的滲流能力。頁(yè)巖地層的可壓裂性能力大小通過(guò)頁(yè)巖地層的脆性指數(shù)來(lái)確定。現(xiàn)有技術(shù)中 采用W下幾種方法確定頁(yè)巖地層的脆性指數(shù)。
[0003] Evans(1990年）把變形程度小于1%定義為脆性，大于5%定義為延性，其他為脆 性-延性過(guò)渡。Ingramand化ai(1999年）用過(guò)度膠結(jié)與正常膠結(jié)的單軸抗壓強(qiáng)度比值來(lái) 表示脆性指數(shù)，但是實(shí)際情況下巖石的膠結(jié)程度難W確定。Jarvie(2007年）用脆性礦物占 總礦物中的比重來(lái)表示脆性指數(shù)，但是該方法計(jì)算的地層脆性指數(shù)偏低，計(jì)算公式為：
[0004]
[0005] 其中m為脆性礦物種類(lèi)，η為總礦物種類(lèi)。
[0006] 此外，DanBuller(2010年）在化vie基礎(chǔ)上對(duì)每種礦物增加一個(gè)系數(shù)，但并沒(méi)有 給出該系數(shù)是如何得來(lái)的。
[0007] 通常用相對(duì)巖石模量和相對(duì)泊松比的平均值來(lái)表示頁(yè)巖地層的脆性指數(shù)，Bill GrieserandJimBray(2007年）給出了該脆性指數(shù)的計(jì)算公式為：
[0008]
[0009] 其中楊氏模量脆性指數(shù)YM_BRI，泊松比脆性指數(shù)PR_BRI分別為：
[0012] 其中YM為頁(yè)巖地層楊氏模量，PR為頁(yè)巖地層泊松比，下標(biāo)minmax分別表示該地 質(zhì)區(qū)域的最小值和最大值。
[0013] 但是，該脆性指數(shù)與實(shí)際地層的脆性大小存在矛盾，而且楊氏模量和泊松比對(duì)頁(yè) 巖地層的脆性影響作用并不一樣，因此送種方法確定的脆性指數(shù)也不夠準(zhǔn)確。
[0014] 因此，亟需一種能夠準(zhǔn)確確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的方法，包括W 下步驟：
[0016] 根據(jù)地質(zhì)區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖地層礦物構(gòu)成情況確定綜合斷裂初度；
[0017] 確定包含單一種類(lèi)礦物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最大斷裂初度和最小斷裂初度；
[0018] 基于頁(yè)巖地層的綜合斷裂初度，W及包含單一種類(lèi)礦物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最大斷 裂初度和最小斷裂初度得到頁(yè)巖地層脆性指數(shù)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述根據(jù)地質(zhì)區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖地層礦物構(gòu)成情況確定綜合 斷裂初度包括：
[0020] 確定地質(zhì)區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖地層中礦物成份及其質(zhì)量含量；
[0021] 將各種礦物成份的斷裂初度做為加權(quán)系數(shù)對(duì)礦物成份的質(zhì)量含量加權(quán)求和，得到 所述綜合斷裂初度。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述綜合斷裂初度用下式表示：
[0023]
[0024] 其中，temp為頁(yè)巖地層的綜合斷裂初度，temPi為第i種礦物的斷裂初度，Wi為第 i種礦物的質(zhì)量含量，N為頁(yè)巖地層中礦物成份的總數(shù)。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述頁(yè)巖地層脆性指數(shù)用下式表示：
[0026]
[0027] 其中，BRI為頁(yè)巖地層脆性指數(shù)，temp為綜合斷裂初度，tempm。、為包含單一種類(lèi)礦 物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最大斷裂初度，tempmi。為包含單一種類(lèi)礦物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最小斷 裂初度。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)全巖實(shí)驗(yàn)法和ECS元素測(cè)井法確定所述頁(yè)巖地層 中礦物成份及其質(zhì)量含量。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述包含單一種類(lèi)礦物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最大斷裂初 度為：僅包括伊利石、蒙脫石或者綠泥石其中一種的頁(yè)巖地層的斷裂初度。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述包含單一種類(lèi)礦物的頁(yè)巖地層對(duì)應(yīng)的最小斷裂初 度為：僅包括石英的頁(yè)巖地層的斷裂初度。
[0031] 本發(fā)明帶來(lái)了W下有益效果。
[0032] (1)利用頁(yè)巖地層中每種礦物在相同條件下的斷裂初性，結(jié)合頁(yè)巖地層中礦物含 量計(jì)算出地層的綜合斷裂初性，在頁(yè)巖地層中僅包含單一種類(lèi)礦物的情況下，根據(jù)斷裂初 性的最大、最小值和綜合斷裂初性來(lái)確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)。不僅考慮了礦物的影響，也考 慮了每種礦物被壓開(kāi)的難易強(qiáng)度，因此可W準(zhǔn)確確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)。
[0033] (2)評(píng)價(jià)頁(yè)巖地層可壓性能力對(duì)選擇頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂段、降低壓裂開(kāi)采成本、提高頁(yè) 巖氣開(kāi)發(fā)效率、提升頁(yè)巖氣采收率具有重要意義。脆性指數(shù)越大，說(shuō)明地層越容易壓裂施 工，壓裂后更容易形成壓裂網(wǎng)絡(luò)縫。壓裂的目的是使地層盡可能形成壓裂網(wǎng)絡(luò)縫。如果脆 性指數(shù)大，則需要的壓裂成本就越低，壓裂網(wǎng)絡(luò)縫也不容易閉合，有利于提高生產(chǎn)時(shí)間和提 高油氣產(chǎn)量。
[0034] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且部分地從說(shuō)明書(shū)中變得 顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要 求書(shū)W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的方法的步驟流程圖；
[0036] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的某區(qū)域XI井頁(yè)巖地層礦物和脆性指數(shù)示意圖；
[0037]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例Η的某區(qū)域X2井頁(yè)巖地層礦物和脆性指數(shù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]W下將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段 來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)W實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要 不構(gòu)成沖突，本發(fā)明各實(shí)施例W及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可W相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方 案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0039] 另外，在附圖的流程圖示出的步驟可W在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可不同于此處 的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0040] 頁(yè)巖地層是由不同的礦物所組成的，每種礦物在一定的條件下有一定的斷裂初 性，因此根據(jù)頁(yè)巖地層礦物和其斷裂初性就可W確定整個(gè)地層的斷裂初性。
[0041] 由于每種礦物在不同的應(yīng)力條件下都會(huì)體現(xiàn)一定的脆性，因此脆性只是一個(gè)相對(duì) 的概念。本發(fā)明實(shí)施例的方法是利用頁(yè)巖地層中每種礦物在相同條件下的斷裂初性，結(jié)合 頁(yè)巖地層中礦物含量計(jì)算出地層的綜合斷裂初性，該綜合斷裂初性反應(yīng)了每種礦物的綜合 影響；在頁(yè)巖地層中僅包含單一種類(lèi)礦物的情況下，針對(duì)礦物種類(lèi)的不同，存在斷裂初性的 最大、最小值，根據(jù)斷裂初性的最大、最小值和綜合斷裂初性來(lái)確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)。如 此W來(lái)，不僅考慮了礦物的影響，也考慮了每種礦物被壓開(kāi)的難易強(qiáng)度，因此根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例確定的頁(yè)巖地層的脆性指數(shù)更為準(zhǔn)確。
[0042] 連施例一
[0043] 圖1是根據(jù)本實(shí)施例的確定頁(yè)巖地層脆性指數(shù)的方法的步驟流程圖。W下結(jié)合圖 1對(duì)本實(shí)施例的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0044] 在步驟S101中，根據(jù)地質(zhì)區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖地層礦物構(gòu)成情況確定綜合斷裂初度。由于 不同礦物具有不同的斷裂初性，頁(yè)巖地層中不同礦物對(duì)壓裂過(guò)程中所起的作用不同。
[0045] 首先確定地質(zhì)區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖地層中礦物成份及其質(zhì)量含量，然后將各種礦物成份的 斷裂初度做為加權(quán)系數(shù)對(duì)礦物成份的質(zhì)量含量加權(quán)求和，得到所述綜合斷裂初度。例如，可 W采用全巖實(shí)驗(yàn)法或者ECS元素測(cè)井法確定所述頁(yè)巖地層中礦物成份及其質(zhì)量含量。
[0046] 頁(yè)巖地層的綜合斷裂初度，其數(shù)值大小表達(dá)為：
[0047]
(1)
[0048] 其中，temp為頁(yè)巖地層的綜合斷裂初度，temPi為第i種礦物的斷裂初度，Wi為第 i種礦物的質(zhì)量含量，N為頁(yè)巖地層中礦物成份的總數(shù)。
[0049]temPi的數(shù)值可W通過(guò)查詢國(guó)際巖石力學(xué)協(xié)會(huì)提供的礦物斷裂初性數(shù)據(jù)得出。
[0050] 頁(yè)巖地層的綜合斷裂初度temp反應(yīng)的是頁(yè)巖地層中每種礦物對(duì)脆性的綜合影 響。由于頁(yè)