[发明专利]页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法

权利要求书

1.一种页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S100，基于获取的页岩油气储层在预设多尺度下的层状结构，建立多尺度地质分层结构模型；所述多尺度地质分层结构模型包括预设多尺度对应的岩性小层的厚度以及矿物组分；

步骤S200，基于所述多尺度地质分层结构模型，运用概率论与数理统计方法，建立裂缝参数的统计概率模型，采用蒙特卡罗模拟方法根据页岩的天然裂缝空间分布特征，生成页岩的裂缝网络模型；

步骤S300，基于所述多尺度地质分层结构模型，选取不同的岩性小层岩心样品进行加载三轴压缩试验，通过在位CT实时扫描获取试验过程中的动态破裂过程，以获取不同的岩性小层的力学参数；其中，岩性小层的力学参数包括弹性模量、泊松比及抗压强度；

步骤S400，基于页岩的天然裂缝空间分布特征，对选取的结构面岩样进行巴西劈裂、直剪试验以及微米压痕试验，获取结构面的力学参数；其中，结构面的力学参数包括抗拉强度、抗拉强度以及不同纹层的弹性模量；

步骤S500，基于所述多尺度地质分层结构模型以及不同的岩性小层的力学参数，通过页岩分级加载蠕变特性试验，获取岩样的蠕变参数；根据Boltzmann叠加原理，结合幂次定律模型，获得具有时间效应的地层差应力计算模型；

结合水平井分段压裂瞬时停泵压力和测井数据，建立基于流变模型的三向主应力预测剖面；

步骤S600，基于页岩的天然裂缝空间分布特征以及所述三向主应力预测剖面，根据Mohr-Coulob准则获取对应应力场中的结构面力学状态；

步骤S700，根据多尺度地质分层结构分布规律将所述裂缝网络模型与所述多尺度地质分层结构模型叠加，获取第一多尺度地质结构模型；

根据地球物理测井密度及声波，将不同岩性小层的力学参数、结构面的力学参数叠加至所述第一多尺度地质结构模型，获取第二多尺度地质结构模型；

根据地球物理偶极声波叠加三向主应力预测剖面、结构面力学状态至所述第二多尺度地质结构模型，获取页岩油气地质结构力学模型。

2.根据权利要求1所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，步骤S100中“页岩油气储层在预设多尺度下的层状结构”的获取方法包括：结合对应区域地层资料，通过野外露头剖面调查、地球物理测井、岩心观测、薄片鉴定或扫描电镜观察获取。

3.根据权利要求1所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，所述预设多尺度包括宏观、细观和微观，所述岩性小层的厚度为h；所述宏观为：h＞10；所述细观为：0.1＜h＜10；所述微观为：10＜h＜100。

4.根据权利要求1所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，所述天然裂缝空间分布特征包括页岩的位置、倾向、倾角、走向、充填情况及粗糙度。

5.根据权利要求1所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，步骤S300中的岩性小层岩心样品为圆柱体试件，所述圆柱体试件的直径为，高度为，端面不平度误差小于0.05mm。

6.根据权利要求1所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，步骤S400具体包括：选取第一结构面岩样进行巴西劈裂试验，获取结构面的抗拉强度；所述第一结构面岩样为以不同岩性界面、充填或半充填裂缝为中心条带的圆盘式岩样；

选取第二结构面岩样进行直剪试验，获取结构面的抗拉强度；所述第二结构面岩样为以不同岩性界面、充填或半充填裂缝为中心条带的立方体岩样；

选取第三结构面岩样进行微米压痕试验，获取微米下不同纹层的弹性模量；所述第三结构面岩样为沿结构面的垂直层理方向制备的尺寸为××的样品；

所述第一结构面岩样、所述第二结构面岩样、所述第三结构面岩样为同种地质对应的不同位置选取的岩样。

7.根据权利要求6所述的页岩油气储层地质结构力学模型定量表征方法，其特征在于，所述圆盘式岩样的直径为，高度为；

所述立方体岩样的尺寸为。