一種分析致密砂巖彈性系數應力敏感性的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)中的測井與工程技術領域，特別涉及一種分析致密砂巖 彈性系數應力敏感性的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 伴隨世界油氣需求的持續(xù)增長與常規(guī)油氣產量的不斷下降，具有較大資源潛力的 非常規(guī)油氣逐漸成為新的領域，其中致密砂巖油氣成為全球非常規(guī)石油勘探開發(fā)的亮點。 由于致密砂巖油氣儲層孔隙度和滲透率都比較低，一般條件下無自然產能或者自然產能較 低，需要進行規(guī)模壓裂才能產出工業(yè)油氣流。然而，即使進行規(guī)模壓裂，不同壓裂段的產量 也大有不同，因此，針對致密巖石的力學性質評價尤為重要。
[0003] 通常，地下巖石受到H個力的作用，分別是上覆壓力、水平主應力和孔隙壓力，送 H個力均對巖石性質有著重要的影響。上覆壓力是上覆地層的基質質量和上覆地層孔隙中 流體質量之和所產生的壓力，孔隙壓力是巖石孔隙中流體的壓力，送兩個力相對來說比較 容易評價。水平主應力的評價比較復雜，根據地層模型的不同，其評價方法也不同。目前， 普遍采用基于各向同性地層模型的方法進行評價，未考慮巖石的各向異性，我們的實驗結 果表明，致密砂巖具有橫觀各向同性性質，因此，利用各向同性模型來評價致密砂巖是不準 確的。基于橫觀各向同性地層模型的評價符合巖石本身特性，結果更可靠。而進行基于橫 觀各向同性地層模型的水平主應力評價首先需要根據實際應力條件選擇合適的彈性系數， 故針對彈性系數隨應力的變化規(guī)律是水平主應力評價面臨的一個重點和難點問題。
[0004] 目前國內外已發(fā)表的文獻，缺少針對致密砂巖彈性系數應力敏感性研究的系統(tǒng)分 析方法，不能掲示地層條件下致密砂巖彈性系數的變化規(guī)律，難W滿足實際地層評價需要。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了解決現有技術的問題，本發(fā)明提出一種分析致密砂巖彈性系數應力敏感性的 方法及裝置，通過變圍壓、變軸壓和變孔壓等系統(tǒng)實驗來模擬不同上覆壓力、水平主應力和 孔隙壓力對地下巖石彈性系數的影響，分析彈性系數在不同應力條件下的變化規(guī)律，從而 滿足實際地層評價需要。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種分析致密砂巖彈性系數應力敏感性的方法， 包括：
[0007] 對巖必進行不同方向的取必，獲得巖必樣品；
[0008] 在靜水壓條件下，給定圍壓初始值，測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度 和橫波速度，增加圍壓到下一節(jié)點；等壓力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波 速度和橫波速度；直至圍壓達到實驗要求的數值；
[0009] 在靜水壓條件下，給定圍壓初始值和軸壓初始值，測量所述巖必樣品在該節(jié)點對 應地縱波速度和橫波速度；保持圍壓不變，增加軸壓到下一節(jié)點，等壓力平衡時測量所述巖 必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到軸壓達到實驗要求的數值；然后再降低 軸壓，使得軸壓與圍壓相等，增加圍壓到下一個節(jié)點，保持圍壓不變，增加軸壓，等壓力平衡 時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到圍壓達到實驗要求的數值 和軸壓達到實驗要求的數值；
[0010] 在靜水壓條件下，給定圍壓和孔壓初始值，測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱 波速度和橫波速度；軸壓等于圍壓保持一致，保持圍壓不變，增加孔壓到下一節(jié)點，等壓力 平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到孔壓達到實驗要求的 數值；然后再降低孔壓到初始值，減小圍壓到下一個節(jié)點，軸壓等于圍壓保持一致，保持圍 壓不變，增加孔壓，等壓力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度， 直到孔壓達到實驗要求的數值；
[0011] 在不同流體性質和一定壓力條件下改變溫度，重復上述步驟，測量所述巖必樣品 在每個溫度每個節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度；
[0012] 利用所述巖必樣品在不同流體性質、每個溫度、每個節(jié)點對應地縱波速度和橫波 速度，獲取彈性系數；
[0013] 分析彈性系數的應力敏感性，建立不同地區(qū)、不同層位、不同儲集條件的致密砂巖 彈性系數數據庫。
[0014] 優(yōu)選地，所述彈性系數包括；Cu,Ci2,Ci3,C33,C44,Cee;其中，Cii=斜；Ci2=
Vpv表示垂直巖必在不同流體性質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度，V?表示水平巖必在不 同流體性質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度，Vsv表示水平巖必在不同流體性質、每個溫度、 每個節(jié)點振動方向垂直于層理的橫波速度，Vsh表示水平巖必在不同流體性質、每個溫度、每 個節(jié)點振動方向平行于層理的橫波速度；Vp45對稱軸與層理面呈45度夾角巖必在不同流體 性質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度。
[0015] 優(yōu)選地，所述分析彈性系數的應力敏感性的步驟包括：
[0016] 分析所述彈性系數隨圍壓變化規(guī)律；
[0017] 分析所述彈性系數隨差應力變化規(guī)律；
[0018] 分析所述彈性系數隨孔隙壓力變化規(guī)律；
[0019] 分析同一彈性系數在不同圍壓條件下隨差應力變化規(guī)律；
[0020] 分析同一彈性系數在不同圍壓條件下隨凈壓力變化規(guī)律；
[0021] 其中，所述差應力是軸壓與圍壓之差，所述凈應力為圍壓與孔隙壓力之差。
[0022] 優(yōu)選地，所述建立不同地區(qū)、不同層位、不同儲集條件的致密砂巖彈性系數數據庫 的步驟具體為：
[0023] 收集不同地區(qū)、不同層位和不同儲集條件的巖必，通過實驗分析巖必對應地彈性 系數的變化規(guī)律，然后再應用到相應的地區(qū)或層位。
[0024] 優(yōu)選地，所述巖必樣品獲取的步驟具體為：從露頭或全直徑鉆井取必上鉆取H塊 不同方向的巖必樣品，其中，所述不同方向為垂直于層理方向、平行于層理方向和與層理呈 45度夾角。
[0025] 為實現上述目的，本發(fā)明還提供了一種分析致密砂巖彈性系數應力敏感性的裝 置，包括：
[0026] 巖必樣品獲取單元，用于對巖必進行不同方向的取必，獲得巖必樣品；
[0027] 變圍壓測量單元，用于在靜水壓條件下，給定圍壓初始值，測量所述巖必樣品在該 節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，增加圍壓到下一節(jié)點；等壓力平衡時測量所述巖必樣品 在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度；直至圍壓達到實驗要求的數值；
[0028] 變軸壓測量單元，用于在靜水壓條件下，給定圍壓初始值和軸壓初始值，測量所述 巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度；保持圍壓不變，增加軸壓到下一節(jié)點，等壓 力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到軸壓達到實驗要求 的數值；然后再降低軸壓，使得軸壓與圍壓相等，增加圍壓到下一個節(jié)點，保持圍壓不變，增 加軸壓，等壓力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到圍壓 達到實驗要求的數值和軸壓達到實驗要求的數值；
[0029] 變孔壓測量單元，用于在靜水壓條件下，給定圍壓和孔壓初始值，測量所述巖必樣 品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度；軸壓等于圍壓保持一致，保持圍壓不變，增加孔壓 到下一節(jié)點，等壓力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度，直到 孔壓達到實驗要求的數值；然后再降低孔壓到初始值，減小圍壓到下一個節(jié)點，軸壓等于圍 壓保持一致，保持圍壓不變，增加孔壓，等壓力平衡時測量所述巖必樣品在該節(jié)點對應地縱 波速度和橫波速度，直到孔壓達到實驗要求的數值；
[0030] 總測量單元，用于在不同流體性質和一定壓力條件下改變溫度，重復上述步驟，測 量所述巖必樣品在每個溫度每個節(jié)點對應地縱波速度和橫波速度；
[0031] 彈性系數獲取單元，用于利用所述巖必樣品在不同流體性質、每個溫度、每個節(jié)點 對應地縱波速度和橫波速度，獲取彈性系數；
[0032] 分析單元，用于分析彈性系數的應力敏感性，建立不同地區(qū)、不同層位、不同儲集 條件的致密砂巖彈性系數數據庫。
[0033] 優(yōu)選地，所述彈性系數獲取單元獲取的彈性系數包 括；〔11,〔12,〔13,〔33,〔44,〔66;其中，^11-外?。弧?2 -Cjj~ 2C0 0 ；
表示垂直巖必在不同流體性質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度，V?表示水平巖必在不同流 體性質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度，Vsv表示水平巖必在不同流體性質、每個溫度、每個 節(jié)點振動方向垂直于層理的橫波速度，Vsh表示水平巖必在不同流體性質、每個溫度、每個 節(jié)點振動方向平行于層理的橫波速度；VP45對稱軸與層理面呈45度夾角巖必在不同流體性 質、每個溫度、每個節(jié)點的縱波速度。
[0034] 優(yōu)選地，所述分析單元包括：
[0035] 第一分析單元，用于分析所述彈性系數隨圍壓變化規(guī)律；
[0036] 第二分析單元，用于分析所述彈性系數隨差應力變化規(guī)律；
[0037] 第H分析單元，用于分析所述彈性系數隨孔隙壓力變化規(guī)律；
[0038] 第四分析單元，用于分析同一彈性系數在不同圍壓條件下隨差應力變化規(guī)律；
[0039] 第五分析單元，用于分析同一彈性系數在不同圍壓條件下隨凈壓力變化規(guī)律；
[0040] 其中，所述差應力是軸壓與圍壓之差，所述凈應力為圍壓與孔隙壓力之差。
[0041] 優(yōu)選地，所述分析單元具體用于對收集到的不同地區(qū)、不同層位和不同儲集條件 的巖必，通過實驗分析，獲取巖必對應地彈性系數的變化規(guī)律，然后再應用到相應的地區(qū)或 層位。
[0042] 優(yōu)