一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核方法及系统与流程

本发明涉及油气田开发，具体地说，涉及一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核方法及系统。

背景技术：

1、地应力是油气开发的基础参数，对于钻井液密度配置、射孔压裂参数选取都具有重要指导意义，然而如何准确计算地应力分布一直是石油工程中的一个难点问题。地应力主要有三个方向，1个垂向应力、2个水平应力。垂向应力主要来自于上覆岩石重力，可以通过地层深度以及岩石密度计算得到。水平应力来源于两方面：垂向上覆地层压力的水平分量、地质构造运动产生的水平构造应力，其中给地应力计算带来困难的主要是水平构造应力未知。

2、经查阅，有关储层地应力计算方法较少，计算中涉及的构造应力系数大多采用经验值，误差较大，且缺乏相应的校核方法，因此在提高针对性和计算准确性方面需要新的技术与方法。现有技术(“用测井资料计算最大和最小水平应力剖面的新方法”2005-06-18，谢刚)在利用测井曲线计算地应力的基础上，介绍了附加水平构造应力的计算方法，但该方法对于测井资料要求较多，需要同时测有阵列声波、电成像资料，多数研究区难以满足该条件；现有技术(“缺失声波条件下的页岩储层地应力测井解释方法”2014-12，时贤，程远方等)针对现场双极测井数据有限的实际情况，利用横观各向同性模型对页岩储层地应力进行预测，但该方法仅适用于页岩等横观各向同性的储层，对于凝析气藏并不适用。现有技术(“基于测井横波预测的地应力场及岩石力学参数建模”2021-3-20，赵旭阳；郭海敏等)建立了适用于研究工区的横波时差预测模型，基于此预测模型开展了精细地层划分和三维地质建模，完成工区的地应力场建模，但是模型中在计算水平应力时未给出构造应力的校核方法。现有技术(“基于压裂施工曲线计算储层地应力”2018-6王新君)对压裂施工曲线进行分析，通过破裂压力、停泵压力和延伸压力计算储层的最大主应力、最小主应力和中间应力值，但该方法需要大量的实际压裂施工数据作为依据，对所需资料的要求较高，没有利用常规测井资料计算方便，且无法得到地应力的连续分布。

3、现有技术(“一种页岩气地层地应力计算方法”cn106295119a)基于正交各向异性理论，推导出了水平应力差、岩石物理参数与弹性参数及各向异性参数之间的关系，实现了对正交各向异性介质水平应力差的预测，但所用方法较为复杂且只适用于页岩气储层。

4、针对现有技术的问题，本发明提供了一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核方法及系统。

技术实现思路

1、为了由压裂施工曲线校核构造应力系数，进而为地应力剖面计算提供准确参数，本发明提供了一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核方法，所述方法包含以下步骤：

2、s1、基于目的储层典型井压裂施工曲线，结合线弹性理论与岩石拉伸破坏准则，计算得到目的储层的水平最小、最大主应力，以作为标准值；

3、s2、利用所述标准值校核待研究区域的水平最大、最小构造应力系数，得到校核后的构造应力系数；

4、s3、将校核后的构造应力系数代入地应力模型，得到纵向连续分布的地应力剖面。

5、根据本发明的一个实施例，步骤s1包含以下步骤：

6、通过目的储层典型井压裂施工曲线，获得地层破裂压力、瞬时停泵压力、裂缝重张压力；

7、根据线弹性理论与岩石拉伸破坏准则建立压裂施工曲线压力值与水平最小主应力、水平最大主应力、岩石拉伸强度之间的关系式；

8、利用室内岩心试验得到的岩石力学参数，结合所述关系式，反算得到目的储层水平最小、最大主应力，以作为所述标准值。

9、根据本发明的一个实施例，所述关系式包含：

10、

11、其中，σh表示最小主应力；σh表示最大主应力；ps表示瞬时停泵压力；pf表示地层破裂压力；pr表示裂缝重张压力；st表示岩石抗拉强度。

12、根据本发明的一个实施例，步骤s2包含以下步骤：

13、利用所述标准值，结合上覆压力、泊松比、有效应力系数、孔隙压力进行回归分析，得到校核后的构造应力系数。

14、根据本发明的一个实施例，通过以下公式得到校核后的构造应力系数：

15、

16、其中，ω’1、ω’2分别表示校核后的最大、最小构造应力系数；σh0表示作为标准值的最小主应力；σh0表示作为标准值的最大主应力；σv表示上覆压力；μ表示泊松比；α表示有效应力系数；pp表示孔隙压力。

17、根据本发明的一个实施例，所述方法包含以下步骤：

18、由测井资料获取的纵波时差、岩石体积密度，结合横波时差，计算得到泊松比；

19、通过对地层密度沿深度的积分计算得到上覆压力；

20、通过岩石力学室内试验得到有效应力系数；

21、根据压裂段垂深和地层压力系数相乘得到孔隙压力；

22、将所述泊松比、所述上覆压力、所述孔隙压力、所述有效应力系数、校核后的构造应力系数，代入所述地应力模型，得到纵向连续分布的地应力剖面。

23、根据本发明的一个实施例，通过以下公式计算所述泊松比、所述上覆压力：

24、通过以下公式计算得到泊松比：

25、

26、通过以下公式计算得到上覆压力：

27、

28、其中，μ表示泊松比；δtp表示纵波时差；δts表示横波时差；σv表示上覆压力；ρi表示第i深度的岩石体积密度；g表示重力加速度；δdi表示第i深度的地层密度。

29、根据本发明的一个实施例，所述地应力模型包含：

30、

31、其中，σh表示最小主应力；σh表示最大主应力；μ表示泊松比；σv表示上覆压力；α表示有效应力系数；pp表示孔隙压力；ω’1、ω’2表示校核后的最大、最小构造应力系数。

32、根据本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上任一项所述的方法步骤的一系列指令。

33、根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核系统，执行如上任一项所述的方法，所述系统包含：

34、标准模块，其用于基于目的储层典型井压裂施工曲线，结合线弹性理论与岩石拉伸破坏准则，计算得到目的储层的水平最小、最大主应力，以作为标准值；

35、校核模块，其用于利用所述标准值校核待研究区域的水平最大、最小构造应力系数，得到校核后的构造应力系数；

36、地应力剖面模块，其用于将校核后的构造应力系数代入地应力模型，得到纵向连续分布的地应力剖面。

37、本发明提供一种基于压裂施工参数的构造应力系数校核方法及系统，通过目的储层典型井施工曲线地层破裂压力、瞬时停泵压力、裂缝重张压力计算得到水平最小、最大主应力，将该数值作为标准对水平构造应力系数进行校核，得到较为可靠的基础参数。将校核后的构造应力系数代入常规测井曲线计算地应力数学模型，最终得到的地应力剖面更为可靠地刻画、反映了地应力场在纵向上的变化规律，为后续开发提供了可靠依据。

38、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、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。