[发明专利]一种裂缝活动性单井分析方法

权利要求书

1.一种裂缝活动性单井分析方法，其特征在于，收集目标钻井成像测井资料和孔隙压力数据；采集目的层段任一深度的多个钻井岩芯实验样品，利用CT扫描各个钻井岩芯实验样品，优选出内部孔隙结构一致的钻井岩芯实验样品；对优先出的钻井岩芯实验样品进行摩擦滑动实验和差应变地应力测试，获取钻井岩芯实验样品的摩擦系数、水平最大主应力、水平最小主应力和垂向主应力；利用成像测井资料拾取目的层段裂缝产状参数、井壁崩落和钻井诱导缝信息，根据井壁崩落、诱导缝与现今地应力的关系确定钻井附近现今地应力方向；基于裂缝产状与现今地应力方向、大小之间的空间状态，结合孔隙压力数据，计算获取裂缝面上的剪应力和有效正应力，充分考虑摩擦系数和内聚力的影响构建裂缝活动性指标，量化分析在现今地应力状态下的单井裂缝活动性。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝活动性单井分析方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1，收集目标钻井成像测井资料和目的层段的孔隙压力数据；

步骤2，采集钻井岩芯样品，记录采样的深度，制备成直径20mm、高40mm柱塞实验样品，用磨床或车床加工柱塞实验样品端面，使上下端面保持平行，沿与轴向夹角为35°方向切开，作为滑动的围岩块，制备沿35°方向切开的柱塞实验样品至少10件；

步骤3，采集全尺寸钻井岩芯，记录深度，制备成半径50mm、高50mm、圆心角90°的扇形体实验样品，用磨床或车床加工扇形体实验样品上下端面保持平行，再使用研磨机将端面及周边修整光滑，制备扇形体实验样品至少10件；

步骤4，利用CT扫描步骤2获取的柱塞样品和步骤3获取的扇形体实验样品，优选出内部孔隙结构一致的柱塞试验样品5件、扇形体试验样品5件；

步骤5，对优选出柱塞试验样品开展摩擦滑动实验，实验过程中加载步骤1收集的孔隙压力，获取5组柱塞试验样品的摩擦系数，取5组摩擦系数的平均值：

式中：μ为摩擦系数，无量纲；为摩擦系数平均值，无量纲；τ为剪应力，MPa；σ_ne表示有效正应力，MPa；P_o为孔隙压力，MPa；

步骤6，利用步骤4优选的扇形体试验样品进行差应变地应力测试，从而获取5组扇形体试验样品的水平最大主应力、水平最小主应力和垂向主应力，取5组应力数据的平均值：

式中：S_Hmax为水平最大主应力，S_hmin为水平最小主应力，S_v为垂向主应力，单位MPa；为水平最大主应力，为水平最小主应力，为垂向主应力的平均值，单位MPa；

步骤7，利用步骤1收集的成像测井资料，解译目的层段裂缝、井壁崩落和钻井诱导缝，拾取裂缝的产状参数、井壁崩落方位和钻井诱导缝方位，将井壁崩落方位±90°后记为β_j，将钻井诱导缝方位记为β_k，将β_j和β_k通过±180°全部转换成[0，180°)区间范围内的数值，利用井壁崩落、诱导缝与现今地应力的关系计算钻井附近现今地应力方向：

式中：c和d分别代表井壁崩落和钻井诱导缝数量。

步骤8，利用步骤1收集的孔隙压力数据、步骤6获取的现今地应力大小、步骤7获取的现今地应力方向和裂缝产状参数，计算获取裂缝面上的剪应力和有效正应力，公式如下：

τ＝A₁₁A₁₂σ₁+A₁₂A₂₂σ₂+A₁₃A₂₃σ₃

其中：A_pq为方向余弦：

式中：σ₁、σ₂和σ₃分别为最大主应力、中间主应力和最小主应力，MPa，根据步骤6获取的水平最大主应力、水平最小主应力和垂向主应力大小关系，确定最大、中间和最小主应力；γ为裂缝面法线与最小主应力之间的夹角；ω为σ₁-σ₂平面内裂缝走向投影与最大主应力的夹角；τ为剪应力，MPa；σ_ne为有效正应力，MPa；P_o为孔隙压力，MPa；

步骤9，利用步骤5获取的摩擦系数和步骤8获取的裂缝面上剪应力、有效正应力，构建出更全面且准确的裂缝活动性指标V，量化分析在现今地应力状态下的单井裂缝活动性；

公式为：

式中：V为裂缝活动性指标，无量纲，裂缝活动性指标V介于0到1，值越大表示裂缝活动性越强；μ为摩擦系数，无量纲；C为内聚力，MPa，根据裂缝充填程度赋值，全充填裂缝C＝15～20MPa，半充填裂缝C＝5～8MPa，未充填裂缝C＝0～2MPa；τ为裂缝面上的剪应力，MPa；σ_ne为裂缝面上的有效正应力，MPa。