[发明专利]页岩油气储层岩体结构面水力压裂剪切破坏分析方法

权利要求书

1.一种页岩油气储层岩体结构面水力压裂剪切破坏分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

岩体结构面描述表征：通过成像测井数据和钻井取芯测量观察，将所述岩体结构面进行分类并描述所述岩体结构面的产状信息以及所述岩体结构面对应的深度与充填胶结情况，所述岩体结构面分为有胶结充填结构面、无胶结充填结构面和岩性层面结构面三类；

所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面抗拉强度测试：选取包含所述有胶结充填结构面的样品和包含所述岩性层面结构面的样品，以所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面为中心加工标准样品，按所述标准样品包含的所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面的组成成分进行分组，以包含相同组成成分的所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面的所述标准样品为一组，每组所述标准样品数量不少于2个，所述标准样品尺寸φ25mm×25mm或者φ50mm×25mm，采用巴西劈裂夹具，以0.3MPa/s-0.5MPa/s的加载速度，进行间接拉伸抗压强度测试，每组所述标准样品抗拉强度求平均值作为此种组成成分的所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的抗拉强度；

所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面抗剪切强度测试：选取包含所述有胶结充填结构面的样品与包含所述岩性层面结构面的样品，以所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面为中心加工标准样品，按所述标准样品包含的所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面的组成成分进行分组，以包含相同组成成分的所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面的所述标准样品为一组，每组所述标准样品数量不少于3个，所述标准样品尺寸30mm×30mm×30mm，采用变角度剪切夹具，确保所述有胶结充填结构面或所述岩性层面结构面位于剪切中心位置，设置剪切角度为40°、50°、60°三个角度，以0.5MPa/s-1.0MPa/s的加载速度，进行变角度剪切试验，计算每个角度剪切试验样品剪切破坏的正应力和剪应力；

确定所述无胶结充填结构面、所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的粘聚力c、摩擦系数μ：根据Byerlee定律，所述无胶结充填结构面的粘聚力c取值0、摩擦系数μ取值0.6；所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的粘聚力c、摩擦系数μ为各种组成成分的所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的粘聚力c和摩擦系数μ的集合，取自所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面抗拉强度测试步骤和所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面抗剪切强度测试步骤的结果，根据每组所述标准样品进行正应力、剪应力和抗拉强度数据拟合所得的直线t=c+μσ确定，以σ为横坐标，t为纵坐标，其中，σ为抗剪切强度测试中的正应力，t为抗剪切强度测试中的剪应力；抗拉强度可用于修正直线，对应的坐标点为（-x，0），即剪应力为0，抗拉强度x的大小取负数的坐标点；

计算需要压裂的储层中所测结构面所受的正应力σ_n、剪应力τ：根据测井解释三向主应力剖面和主应力方向，提取所述需要压裂的储层中所测结构面对应深度的三向主应力大小、方向，通过三向主应力和所述需要压裂的储层中所测结构面相对于应力场的方向，利用方向余弦，计算得到储层中所述需要压裂的储层中所测结构面所受的正应力σ_n、剪应力τ的大小；

建立结构面水力压裂剪切破坏判据：根据所述无胶结充填结构面、所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的粘聚力c、摩擦系数μ，依据Coulomb准则，建立剪切破裂线，根据所述需要压裂的储层中所测结构面所受的正应力σ_n、剪应力τ在三维Mohr圆中投图确定所述需要压裂的储层中所测结构面的受力状态。

2.根据权利要求1所述的页岩油气储层岩体结构面水力压裂剪切破坏分析方法，其特征在于，水力压裂过程中随着储层水压力的不断升高，所述无胶结充填结构面、所述有胶结充填结构面和所述岩性层面结构面的所述剪切破裂线向三维Mohr圆正应力σ_n增大的方向移动，所述需要压裂的储层中所测结构面的受力状态处于所述剪切破裂线左侧时表明所述需要压裂的储层中所测结构面的剪应力τ克服了摩擦阻力，所述需要压裂的储层中所测结构面发生剪切滑移破坏。

3.根据权利要求2所述的页岩油气储层岩体结构面水力压裂剪切破坏分析方法，其特征在于，所述需要压裂的储层中所测结构面的三向主应力包括最小水平主应力，储层水压力不超过最小水平主应力。