一种泥页岩脆-延过渡带确定方法

1.本发明属于油气勘探开发技术领域，具体是一种泥页岩脆-延过渡带确定方法。


背景技术：

2.国内外的勘探开发实践表明，泥页岩的脆性特征关系到压裂选层、勘探目标优选乃至高效投产稳定等众多重要方面。研究表明，随着埋深的增加，岩石本身会发生脆性破裂、延性变形向塑性流动的转换，这种转换特性在岩石力学、地震地质学等方面得到了深入研究和广泛应用。
3.随着北美页岩气勘探开发取得了巨大成功，页岩气在能源领域备受关注，泥页岩作为地下的一种岩石，其脆性同样时不稳定的，具有脆-延-塑性的动态转换特性。
4.例如中国专利，公布号为cn 107478507 a的专利公开了一种泥页岩脆-延过渡带确定方法，包括：脆性带底界确定步骤，利用泥页岩超固结比门限值和最大古埋深确定脆性带底界；延性带顶界确定步骤，利用脆-延转化临界围压确定延性带顶界；脆-延过渡带确定步骤，利用脆性带底界和延性带顶界确定脆-延过渡带。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种泥页岩脆-延过渡带确定方法。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种泥页岩脆-延过渡带确定方法，包括如下步骤：
7.步骤一、将泥页岩按脆性矿物含量的不同分为若干泥页岩试样；
8.步骤二、采用应力测量仪计算泥页岩试样的垂直应力；
9.步骤三、以泥页岩试样的垂直应力曲线为基础，确定脆性矿物含量与最小应力的关系，计算出不同泥页岩试样的最小应力；
10.步骤四、根据不同泥页岩试样的应力曲线，结合byerlee摩擦定律，确定脆延转换深度；
11.步骤五、根据脆延转换深度，确定泥页岩脆-延过渡带。
12.进一步，步骤二所述的应力测量仪包括底板和支撑板，支撑板与底板之间通过支撑柱固定连接，支撑板贯穿有若干电机，电机与支撑板转动连接，电机输出端同轴固定连接有转动轴，转动轴沿其传达方向依次设有制动器、丝杆螺母和推板，支撑板顶部安装有压力传感器，电机远离转动轴的一端与压力传感器通过电源线连接。
13.进一步，步骤二中，利用应力测量仪基于单轴应力-应变模式计算垂直应力σ：
14.σ＝∫ρahdh
15.其中σ为垂直应力，ρ为泥页岩密度，a为电机转速，h为推板向下移动的位移。
16.进一步，步骤三中脆性矿物含量与最小应力的关系：
17.c＝f(α)+ε
18.其中c为脆性矿物含量，α为最小应力，f(α)是以α为自变量的定量公式，ε为常数；
19.σ＝k
×
α+ε
20.其中k为常系数，不同脆性矿物含量k相同，ε为常数，不同脆性矿物含量ε不同。
21.进一步，步骤四中脆延转换深度根据脆延转换压力计算所得，脆延转换压力为泥页岩
22.压裂时受力临界值：
23.θ＝∫ρahdh
24.其中θ为脆延转换压力，h为脆延转换深度。
25.进一步，步骤五中根据脆延转换深度，确定泥页岩脆-延过渡带，对不同泥页岩测试脆延转换深度，绘制不同脆性矿物含量下脆延转换深度曲线，即为泥页岩脆-延过渡带。
26.采用上述方案后实现了以下有益效果：
27.1.本方法利用应力测量仪得到推板位移与泥页岩受压的线性关系，计算出脆延转换压力，进而计算出脆延转换深度，相较于其他方法更简洁、直观；
28.2.对不同脆性矿物含量的泥页岩进行应力测试，可以得到更精确的脆-延过渡带范围，为泥页岩的选层和勘探目标优选提供技术方法支撑。
附图说明
29.图1为本发明实施例的应力测量仪正视图。
具体实施方式
30.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
31.说明书附图中的附图标记包括：底板1、支撑板2、支撑柱3、电机4、连接轴5、制动器6、丝杆螺母7、推板8、压力传感器9。
32.实施例基本如附图1所示：
33.一种泥页岩脆-延过渡带确定方法，包括如下步骤：
34.步骤一、将泥页岩按脆性矿物含量的不同分为若干泥页岩试样；
35.步骤二、采用应力测量仪计算泥页岩试样的垂直应力；
36.步骤三、以泥页岩试样的垂直应力曲线为基础，确定脆性矿物含量与最小应力的关系，计算出不同泥页岩试样的最小应力；
37.步骤四、根据不同泥页岩试样的应力曲线，结合byerlee摩擦定律，确定脆延转换深度；
38.步骤五、根据脆延转换深度，确定泥页岩脆-延过渡带；
39.步骤二所述的应力测量仪包括底板1和支撑板2，支撑板2与底板1之间通过支撑柱3 固定连接，支撑板2贯穿有若干电机4，电机4与支撑板2转动连接，电机4输出端同轴固定连接有转动轴，转动轴沿其传达方向依次设有制动器6、丝杆螺母7和推板8，支撑板2 顶部安装有压力传感器9，电机4远离转动轴的一端与压力传感器9通过电源线连接；
40.步骤二中，利用应力测量仪基于单轴应力-应变模式计算垂直应力σ：
41.σ＝∫ρahdh
42.其中σ为垂直应力，ρ为泥页岩密度，a为电机转速，h为推板向下移动的位移。
43.步骤三中脆性矿物含量与最小应力的关系：
44.c＝f(α)+ε
45.其中c为脆性矿物含量，α为最小应力，f(α)是以α为自变量的定量公式，ε为常数；
46.σ＝k
×
α+ε
47.其中k为常系数，不同脆性矿物含量k相同，ε为常数，不同脆性矿物含量ε不同。
48.步骤四中脆延转换深度根据脆延转换压力计算所得，脆延转换压力为泥页岩压裂时受
49.力临界值：
50.θ＝∫ρahdh
51.其中θ为脆延转换压力，h为脆延转换深度。
52.步骤五中根据脆延转换深度，确定泥页岩脆-延过渡带，对不同泥页岩测试脆延转换深度，绘制不同脆性矿物含量下脆延转换深度曲线，即为泥页岩脆-延过渡带。
53.具体实施过程如下：
54.步骤一、将泥页岩按脆性矿物含量的不同分为若干泥页岩试样；
55.步骤二、将泥页岩试样放置在应力测量仪底板1上，将电机4连接电源，电机4带动连接轴5转动，通过丝杆螺母7将电机4的旋转运动转变成直线运动，从而推动推板8向下压泥页岩试样，泥页岩压裂后，电机4停止转动，制动器6启动，推板8停止运动，压力传感器9记录实时位移及相应应力，本应力测量仪可同时测试多个泥页岩试样的垂直应力，节省时间；利用应力测量仪基于单轴应力-应变模式计算垂直应力σ：
56.σ＝∫ρahdh
57.其中σ为垂直应力，ρ为泥页岩密度，a为电机转速，h为推板向下移动的位移；
58.步骤三、以泥页岩试样的垂直应力曲线为基础，确定脆性矿物含量与最小应力的关系，计算出不同泥页岩试样的最小应力α：
59.脆性矿物含量与最小应力的关系：
60.c＝f(α)+ε
61.其中c为脆性矿物含量，α为最小应力，f(α)是以α为自变量的定量公式，ε为常数；
62.σ＝k
×
α+ε
63.其中k为常系数，不同脆性矿物含量k相同，ε为常数，不同脆性矿物含量ε不同；
64.步骤四、根据不同泥页岩试样的应力曲线，结合byerlee摩擦定律，确定脆延转换深度 h，脆延转换深度h根据脆延转换压力θ计算所得，脆延转换压力θ为泥页岩压裂时受力临界值：
65.θ＝∫ρahdh
66.其中θ为脆延转换压力，h为脆延转换深度；
67.步骤五、根据脆延转换深度，确定泥页岩脆-延过渡带，对不同泥页岩测试脆延转换深度，绘制不同脆性矿物含量下脆延转换深度曲线，即为泥页岩脆-延过渡带。
68.本方法利用应力测量仪得到推板位移与泥页岩受压的线性关系，计算出脆延转换压力，进而计算出脆延转换深度，从而确定脆-延过渡带的范围，相较于其他方法更直观简洁，且对不同脆延矿物含量的泥页岩进行测试，使得脆-延过渡带范围更精确，为泥页岩选层和勘探目标优选提供技术方法支撑。
69.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
70.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。