一种确定页岩地层脆性指数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及页岩油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种确定页岩地层脆性指数的 方法。
【背景技术】
[0002] 页岩地层通常渗透率非常低，需要通过大型压裂方式进行压裂，W增加页岩地层 的渗流能力。页岩地层的可压裂性能力大小通过页岩地层的脆性指数来确定。现有技术中 采用W下几种方法确定页岩地层的脆性指数。
[0003] Evans(1990年）把变形程度小于1%定义为脆性，大于5%定义为延性，其他为脆 性-延性过渡。Ingramand化ai(1999年）用过度胶结与正常胶结的单轴抗压强度比值来 表示脆性指数，但是实际情况下岩石的胶结程度难W确定。Jarvie(2007年）用脆性矿物占 总矿物中的比重来表示脆性指数，但是该方法计算的地层脆性指数偏低，计算公式为：
[0004]
[0005] 其中m为脆性矿物种类，η为总矿物种类。
[0006] 此外，DanBuller(2010年）在化vie基础上对每种矿物增加一个系数，但并没有 给出该系数是如何得来的。
[0007] 通常用相对岩石模量和相对泊松比的平均值来表示页岩地层的脆性指数，Bill GrieserandJimBray(2007年）给出了该脆性指数的计算公式为：
[0008]
[0009] 其中杨氏模量脆性指数YM_BRI，泊松比脆性指数PR_BRI分别为：
[0012] 其中YM为页岩地层杨氏模量，PR为页岩地层泊松比，下标minmax分别表示该地 质区域的最小值和最大值。
[0013] 但是，该脆性指数与实际地层的脆性大小存在矛盾，而且杨氏模量和泊松比对页 岩地层的脆性影响作用并不一样，因此送种方法确定的脆性指数也不够准确。
[0014] 因此，亟需一种能够准确确定页岩地层脆性指数的方法。
【发明内容】
[0015] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种确定页岩地层脆性指数的方法，包括W 下步骤：
[0016] 根据地质区域内页岩地层矿物构成情况确定综合断裂初度；
[0017] 确定包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂初度和最小断裂初度；
[0018] 基于页岩地层的综合断裂初度，W及包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断 裂初度和最小断裂初度得到页岩地层脆性指数。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述根据地质区域内页岩地层矿物构成情况确定综合 断裂初度包括：
[0020] 确定地质区域内页岩地层中矿物成份及其质量含量；
[0021] 将各种矿物成份的断裂初度做为加权系数对矿物成份的质量含量加权求和，得到 所述综合断裂初度。
[0022] 根据本发明的一个实施例，所述综合断裂初度用下式表示：
[0023]
[0024] 其中，temp为页岩地层的综合断裂初度，temPi为第i种矿物的断裂初度，Wi为第 i种矿物的质量含量，N为页岩地层中矿物成份的总数。
[0025] 根据本发明的一个实施例，所述页岩地层脆性指数用下式表示：
[0026]
[0027] 其中，BRI为页岩地层脆性指数，temp为综合断裂初度，tempm。、为包含单一种类矿 物的页岩地层对应的最大断裂初度，tempmi。为包含单一种类矿物的页岩地层对应的最小断 裂初度。
[0028] 根据本发明的一个实施例，根据全岩实验法和ECS元素测井法确定所述页岩地层 中矿物成份及其质量含量。
[0029] 根据本发明的一个实施例，所述包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂初 度为：仅包括伊利石、蒙脱石或者绿泥石其中一种的页岩地层的断裂初度。
[0030] 根据本发明的一个实施例，所述包含单一种类矿物的页岩地层对应的最小断裂初 度为：仅包括石英的页岩地层的断裂初度。
[0031] 本发明带来了W下有益效果。
[0032] (1)利用页岩地层中每种矿物在相同条件下的断裂初性，结合页岩地层中矿物含 量计算出地层的综合断裂初性，在页岩地层中仅包含单一种类矿物的情况下，根据断裂初 性的最大、最小值和综合断裂初性来确定页岩地层脆性指数。不仅考虑了矿物的影响，也考 虑了每种矿物被压开的难易强度，因此可W准确确定页岩地层脆性指数。
[0033] (2)评价页岩地层可压性能力对选择页岩储层压裂段、降低压裂开采成本、提高页 岩气开发效率、提升页岩气采收率具有重要意义。脆性指数越大，说明地层越容易压裂施 工，压裂后更容易形成压裂网络缝。压裂的目的是使地层尽可能形成压裂网络缝。如果脆 性指数大，则需要的压裂成本就越低，压裂网络缝也不容易闭合，有利于提高生产时间和提 高油气产量。
[0034] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0035]图1是根据本发明实施例一的确定页岩地层脆性指数的方法的步骤流程图；
[0036] 图2是根据本发明实施例二的某区域XI井页岩地层矿物和脆性指数示意图；
[0037]图3是根据本发明实施例Η的某区域X2井页岩地层矿物和脆性指数示意图。
【具体实施方式】
[0038]W下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段 来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明的是，只要 不构成冲突，本发明各实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合，所形成的技术方 案均在本发明的保护范围之内。
[0039] 另外，在附图的流程图示出的步骤可W在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0040] 页岩地层是由不同的矿物所组成的，每种矿物在一定的条件下有一定的断裂初 性，因此根据页岩地层矿物和其断裂初性就可W确定整个地层的断裂初性。
[0041] 由于每种矿物在不同的应力条件下都会体现一定的脆性，因此脆性只是一个相对 的概念。本发明实施例的方法是利用页岩地层中每种矿物在相同条件下的断裂初性，结合 页岩地层中矿物含量计算出地层的综合断裂初性，该综合断裂初性反应了每种矿物的综合 影响；在页岩地层中仅包含单一种类矿物的情况下，针对矿物种类的不同，存在断裂初性的 最大、最小值，根据断裂初性的最大、最小值和综合断裂初性来确定页岩地层脆性指数。如 此W来，不仅考虑了矿物的影响，也考虑了每种矿物被压开的难易强度，因此根据本发明实 施例确定的页岩地层的脆性指数更为准确。
[0042] 连施例一
[0043] 图1是根据本实施例的确定页岩地层脆性指数的方法的步骤流程图。W下结合图 1对本实施例的方法进行详细说明。
[0044] 在步骤S101中，根据地质区域内页岩地层矿物构成情况确定综合断裂初度。由于 不同矿物具有不同的断裂初性，页岩地层中不同矿物对压裂过程中所起的作用不同。
[0045] 首先确定地质区域内页岩地层中矿物成份及其质量含量，然后将各种矿物成份的 断裂初度做为加权系数对矿物成份的质量含量加权求和，得到所述综合断裂初度。例如，可 W采用全岩实验法或者ECS元素测井法确定所述页岩地层中矿物成份及其质量含量。
[0046] 页岩地层的综合断裂初度，其数值大小表达为：
[0047]
(1)
[0048] 其中，temp为页岩地层的综合断裂初度，temPi为第i种矿物的断裂初度，Wi为第 i种矿物的质量含量，N为页岩地层中矿物成份的总数。
[0049]temPi的数值可W通过查询国际岩石力学协会提供的矿物断裂初性数据得出。
[0050] 页岩地层的综合断裂初度temp反应的是页岩地层中每种矿物对脆性的综合影 响。由于页