相控非均质力学参数地应力方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低渗透油田开发技术领域，特别是涉及到一种相控非均质力学参数地 应力预测方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内的地应力研究技术总结起来主要包括现场应力测量、测井应力解释、岩 必应力测量和地应力场模拟技术。目前现场应力测量主要应用的是微地震检测和压裂施工 曲线两种，属直接测量方法。岩必应力测量主要有利用古地磁与声波各项异性测试水平最 大主应力方向；利用差应变测试和声发射测试等计算Η轴主应力的大小。测井地应力解释 主要是倾角测井和成像测井利用井壁崩落和诱导缝解释水平最大主应力方向；利用多极子 声波测井中的横波各向异性解释水平最大主应力方向，利用多极子声波中的纵、横波时差 曲线计算Η轴主应力的大小。岩必应力测试和测井地应力解释都是一种地应力的间接求解 方法。地应力场模拟方法属地应力预测范畴，目前的地应力预测主要是有限元模拟。有限元 模拟的思想是化整为零、聚零为整。将一个地质体划分为有限个网格，将整体介质离散化。 对每个单元进行分析研究，就是所谓化整为零。然后将送些单元综合起来进行整体研究，即 聚零为整。目前地应力的有限元模拟方法本身并不存在问题，但在实际操作过程中地质体 的力学参数主要采用"层内均质模型"，如图1所示，不能反映地下地质体真实的力学参数 展布特征，造成目前地应力预测准确度低。同时目前边界条件加载方式的确定主要是通过 人工的多次尝试，工作量大且人为误差大，甚至发生错误。为此我们发明了一种新的相控非 均质力学参数地应力方法，解决了 W上技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种针对目前国内地应力预测边界条件人工多次尝试、工作 量大的和采用层内均质模型精度低的两大不足，提供一种优化反演自动确定边界条件和考 虑力学参数Η维非均质性的地应力预测方法。
[0004] 本发明的目的可通过如下技术措施来实现；相控非均质力学参数地应力预测方 法，该相控非均质力学参数地应力预测方法包括；步骤1，建立岩相解释模版及进行单井岩 相解释；步骤2,根据解释的所有单井岩相资料，结合地震属性资料，进行井间预测，建立Η 维岩相模型；步骤3,建立不同岩相的纵横波时差关系，求解各单井力学参数；步骤4,建立 岩相控制下的Η维非均质力学参数模型；W及步骤5,确定地应力有限元模拟的边界条件， 预测Η维地应力场。
[0005] 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
[000引在步骤1中，基于岩必描述和测井资料，进行岩性划分，岩电结合建立岩相测井解 释模版，利用测井解释模版对单井进行岩相解释，明确各井的纵向岩相特征。
[0007] 在步骤1中，在进行岩相类型划分时，对岩必进行详细观察描述，明确岩性特征 和沉积构造等特征，结合岩屑录井资料建立岩相类型划分方案；在建立岩相测井解释模版 时，首先要对测井曲线资料进行预处理和标准化，利用岩屑资料和岩必资料丰富的井，通过 岩电结合，利用测井资料对岩相进行主成分分析，选取对岩相敏感的测井曲线，通过岩电标 定，建立岩相测井解释模版；在进行单井岩相解释时，利用已处理和标准化的测井曲线，根 据岩相解释模版，对单井岩相进行解释，明确各井的纵向岩相特征。
[0008] 在步骤2中，利用地震数据体通过井震结合挑选对岩相敏感的地震属性，W地震 属性体为控制条件，W单井解释岩相为硬性数据，采用序贯指示建模方法建立岩相的Η维 地质模型。
[0009] 在步骤3中，基于岩必应力测试资料、多极子声波测井资料，结合岩相，建立不同 岩相的纵、横波时差关系，利用标准化后的常规声波测井资料，在单井岩相的控制下求解各 单井的力学参数。
[0010] 在步骤3中，在进行力学参数计算时，利用室内岩必应力测试和多极子声波测井 所得到的横波时差与纵波时差资料，分岩相统计两者之间的定量关系，利用该定量关系，结 合常规声波所得到的纵波时差资料，在单井岩相的控制下，对每口井进行岩石力学参数计 算。
[0011] 在步骤3中，建立的不同岩相的纵波时差DTC与横波时差DTS的定量关系为，当 为砂岩相时，纵横波时差关系μ s/m为DTS = 2. 31DTC-69. 73 ;当为泥岩相时，纵横波时差 关系μ s/m为DTS = 2. 52DTC-90. 55 ;当为碳酸盐岩相时，纵横波时差关系μ s/m为DTS = 2.28DTC-50. 25〇
[0012] 在步骤4中，利用求解得到的各单井力学参数，遵循相同岩相力学参数相近，不同 岩相间力学参数差异大的特点，在建立的Η维岩相模型控制下，利用相控建模技术，进行井 间力学参数预测建立Η维非均质力学参数模型。
[001引在步骤5中，W拟合现场地应力测试资料为目标，W预测值与现场地应力测试值 的差值为目标函数，通过实现差值函数满足预测精度要求，来确定有限元模拟的合适边界 条件，W建立的Η维非均质力学参数模型为有限元模拟的力学属性，W确定的边界条件为 有限元模拟的边界条件，利用有限元模拟技术预测Η维地应力场。
[0014] 在步骤5中，利用有限元模拟技术预测Η维地应力场的步骤包括：第1步首先根 据区域构造特征及区域构造应力场性质，设定初始应力场边界参数Xi，建立初始边界条件； 第2步W建立的Η维非均质力学参数模型为力学属性，利用初始边界条件模拟地应力场； 利用有限井点实测地应力结果与预测得到的地应力建立差值函数；第3步，分析差值函数 的结果是否满足地应力预测的精度要求，如果不满足，W-定步长调整边界参数Xi，重新运 行第1步、第2步和第3步，直到差值函数结果满足精度要求时，确定合适边界条件参数Xi ; 第4步，W建立的Η维非均质力学参数模型为力学属性，W确定的合适边界条件Xi为边界 条件，模拟得到Η维地应力场特征。
[0015] 本发明中的相控非均质力学参数地应力方法，涉及原始地应力场的预测领域，主 要是对低渗透油藏目前地应力场Η维展布特征进行预测，该方法利用测井地应力解释、岩 必地应力测试等资料进行相控力学参数求解，利用相控建模技术建立岩石力学参数的Η维 非均质模型；维非均质力学参数模型为力学属性模型，利用现场测试资料优化反演自 动确定边界条件，最后采用有限元模拟技术预测地应力的Η维展布特征。本发明利用岩相 控制的思想，实现了岩相控制条件下的岩石力学参数准确求解，并利用相控建模技术， 维岩相模型为控制条件，建立了 Η维非均质力学参数模型，实现了有限元地应力模拟中力 学参数的Η维非均质性，使模拟模型更加接近地下地质体的真实力学参数展布特征，大幅 提高了地应力的预测精度。利用数学理论形成了有限元地应力模拟中边界条件的优化反演 自动确定方法，大大减少了模拟过程中的工作量，降低了人为误差，提高了地应力的预测精 度。该发明为低渗透油藏高精度地应力场的预测提供了一种可行方法，在低渗透油藏的井 网部署和水力压裂工艺中有很大的应用前景。
【附图说明】
[0016] 图1为地应力预测中力学参数的层内均质模型示意图；
[0017] 图2为本发明的相控非均质力学参数地应力方法的一具体实施例的流程图；
[001引图3为电性解释图版解释岩相与取必井岩相对比的示意图；
[0019] 图4为岩相Η维模型的示意图；
[0020] 图5为求解单井力学参数的示意图；
[0021] 图6为泊松比Η维非均质模型的示意图；
[0022] 图7为边界条件优化反演过程的示意图；
[0023] 图8为水平最大主应力方向预测图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合所附图式，作详细说明如下。
[0025] 如图2所示，图2为本发明的相控非均质力学参数地应力方法的流程图。
[0026] 在步骤101，建立岩相解释模版及单井岩相解释。基于岩必描述和测井资料，岩电 结合建立岩相测井解释模版，利用测井模版对单井进行岩相解释，明确各井的纵向岩相特 征。步骤101包括，岩相类型划分；岩相解释模版建立；W及岩相单井解释。
[0027] 在岩相类型划分的步骤中，对岩必进行详细观察描述，明确岩性特征和沉积构造 等特征，结合岩屑录井资料建立岩相类型划分方案。
[0028] 在岩相解释模版建立的步骤中，首先要对测井曲线资料进行预处理和标准化，利 用岩屑资料和岩必资料丰富的井，通过岩电结合，利用测井资料对岩相进行主成分分析，选 取对岩相敏感的测井曲线，建立岩相解释模版。
[0029] 在单井岩相解释的步骤中，利用已处理和标准化的测井曲线，根据岩相解释模版， 对单井岩相进行解释。
[0030] 在一实施例中，首先根据取必井岩必的详细观察分析划分岩相类型，通过岩电标 定，建立岩相的电性解释图版，对单井进行岩相解释，明确各井的纵向岩相特征。在一实 施例中，对各单井的纵向岩相类型进行详细电性解释，解释结果与取必井岩必吻合度达到 90% W上，如图3所示。流程进入到步骤102。
[0031] 在步骤102, Η维岩相模型建立。根据步骤101解释的所有单井岩相资料，结合地 震属性资料，利用建模软件进行井间预测，建立Η维岩相模型。
[0032] 利用地震数据体通过井震结合挑选对岩相敏感的地震属性，W地震属性体为控制 条件，W单井解释岩相为硬性数据，采用peterl软件中的序贯指示建模方法建立岩相的Η 维地质模型，如图4所示。流程进入到步骤103。
[0033] 在步骤103,不同岩相的纵横波时差关系建立，岩相控制下的力学参数求解。基于 岩必应力测试资料、多极子声波测井资料等，结合岩相，建立不同岩相的纵、横波时差关系， 利用标准