CN105626050B - 采用差应变分析法计算地应力的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用差应变分析法计算地应力的方法及装置，属于石油天然气领域。该方法包括：对岩心样品进行静水加压，通过粘贴的应变片，测量预设数值个方向上产生的应变值，该应变值是微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；根据静水加压的压力和预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；根据预设数值条应变曲线，计算岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；根据微裂缝引起的应变变形量，计算地应力。本发明区分了微裂缝和层理裂缝引起的应变值，使计算的地应力与实际地层原地应力状态符合。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气领域，特别涉及一种采用差应变分析法计算地应力的方法及装置。
背景技术
页岩岩心在地层深处由于地应力的存在处于压缩状态，含有的天然裂缝也处于闭合状态。将岩心取到地面后，由于地应力解除将引起岩心膨胀，从而产生许多新的微裂缝。这些微裂缝张开的程度、产生的密度和方向，与岩心所处的地应力场有关，是地层深处地应力场的反映。而差应变分析法正是基于岩心应力释放后产生的微裂缝，用实验手段使其恢复原地应力状态而产生微应变的实验方法，所以，可以根据差应变分析法对页岩地层深处的地应力进行测量。
另外，页岩气相对于常规天然气来说，开采难度更大，这主要是由页岩气藏的特点决定的，即，页岩气藏的储层一般呈低孔、超低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能将页岩气开采出来。而气田储层压裂改造过程中，不仅会产生上述的微裂缝，还会产生层理裂缝，当页岩层理面发育时，肉眼就能看到层理裂缝，导致对岩心样品加压过程中产生的应变值较大，并且通过常规方法无法区分层理应变值和微裂缝产生的应变值，进而使测出的页岩应变比值较小，导致计算出的地应力值较低，与实际地层原地应力状态不符，从而对页岩气的开采量造成影响。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种采用差应变分析法计算地应力的方法及装置。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种采用差应变分析法计算地应力的方法，所述方法包括：
对岩心样品进行静水加压，并通过所述岩心样品上粘贴的应变片，测量所述岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，所述预设数值个方向上产生的应变值是所述岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；
根据所述静水加压的压力和所述预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；
根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，所述岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；
根据所述微裂缝引起的应变变形量，计算所述岩心样品的地应力。
可选地，所述根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，包括：
从所述预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，所述第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，所述第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，所述第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且所述第一应变曲线、所述第二应变曲线和所述第三应变曲线均包括两段子曲线；
基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，所述第一应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，所述第二应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
基于所述第一应变变形量和所述第三应变曲线，计算第三应变变形量，所述第三应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量。
可选地，所述基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，包括：
计算第一斜率和第二斜率，所述第一斜率为所述第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第二斜率为所述第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算所述第一斜率与所述第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
可选地，所述基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，包括：
计算第三斜率和第四斜率，所述第三斜率为所述第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第四斜率为所述第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算所述第三斜率和所述第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，所述第四应变变形量为所述岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
根据所述第四应变变形量和所述第一应变变形量，计算第二应变变形量。
可选地，所述预设数值为9。
另一方面，提供了一种采用差应变分析法计算地应力的装置，所述装置包括：
测量模块，用于对岩心样品进行静水加压，并通过所述岩心样品上粘贴的应变片，测量所述岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，所述预设数值个方向上产生的应变值是所述岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；
绘制模块，用于根据所述静水加压的压力和所述预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；
第一计算模块，用于根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，所述岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；
第二计算模块，用于根据所述微裂缝引起的应变变形量，计算所述岩心样品的地应力。
可选地，所述第一计算模块包括：
选择单元，用于从所述预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，所述第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，所述第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，所述第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且所述第一应变曲线、所述第二应变曲线和所述第三应变曲线均包括两段子曲线；
第一计算单元，用于基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，所述第一应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
第二计算单元，用于基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，所述第二应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
第三计算单元，用于基于所述第一应变变形量和所述第三应变曲线，计算第三应变变形量，所述第三应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量。
可选地，所述第一计算单元包括：
第一计算子单元，用于计算第一斜率和第二斜率，所述第一斜率为所述第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第二斜率为所述第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第二计算子单元，用于计算所述第一斜率与所述第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
可选地，所述第二计算单元包括：
第三计算子单元，用于计算第三斜率和第四斜率，所述第三斜率为所述第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第四斜率为所述第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第四计算子单元，用于计算所述第三斜率和所述第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，所述第四应变变形量为所述岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
第五计算子单元，用于根据所述第四应变变形量和所述第一应变变形量，计算第二应变变形量。
可选地，所述预设数值为9。
在本发明实施例中，当根据第一应变曲线，计算微裂缝在水平方向上引起的第一应变变形量之后，基于第二应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在垂直方向上共同引起的第四应变变形量，根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在垂直方向引起的第二应变变形量，以及，基于第三应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在45度方向上共同引起的第五应变变形量，根据第五应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在45度方向上引起的第三应变变形量，进而区分出微裂缝引起的应变值和层理裂缝引起的应变值，避免计算出的页岩应变比值较小，使计算出的地应力值与实际地层原地应力状态符合，从而不影响页岩气的开采量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种采用差应变分析法计算地应力的方法流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种采用差应变分析法计算地应力的方法流程图；
图3是本发明实施例二提供的一种集成电路板的示意图；
图4是本发明实施例二提供的一种岩心样品方向的示意图；
图5是本发明实施例二提供的一种应变曲线的示意图；
图6是本发明实施例三提供的一种采用差应变分析法计算地应力的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
图1是本发明实施例提供的一种采用差应变分析法计算地应力的方法流程图。参见图1，该方法包括：
步骤101：对岩心样品进行静水加压，并通过岩心样品上粘贴的应变片，测量岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，预设数值个方向上产生的应变值是该岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值。
步骤102：根据静水加压的压力和预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线。
步骤103：根据预设数值条应变曲线，计算岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，该岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量。
步骤104：根据微裂缝引起的应变变形量，计算岩心样品的地应力。
在本发明实施例中，当根据第一应变曲线，计算微裂缝在水平方向上引起的第一应变变形量之后，基于第二应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在垂直方向上共同引起的第四应变变形量，根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在垂直方向上引起的第二应变变形量，以及，基于第三应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在45度方向上共同引起的第五应变变形量，根据第五应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在45度方向上引起的第三应变变形量，进而区分出微裂缝引起的应变值和层理裂缝引起的应变值，避免计算出的页岩应变比值较小，使计算出的地应力值与实际地层原地应力状态符合，从而不影响页岩气的开采量。
可选地，根据预设数值条应变曲线，计算岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，包括：
从预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线均包括两段子曲线；
基于第一应变曲线，计算第一应变变形量，第一应变变形量为该岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
基于第一应变变形量和第二应变曲线，计算第二应变变形量，第二应变变形量为该岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
基于第一应变变形量和第三应变曲线，计算第三应变变形量，第三应变变形量为该岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量。
可选地，基于第一应变曲线，计算第一应变变形量，包括：
计算第一斜率和第二斜率，第一斜率为第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，第二斜率为第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算第一斜率与第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
可选地，基于第一应变变形量和第二应变曲线，计算第二应变变形量，包括：
计算第三斜率和第四斜率，第三斜率为第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，第四斜率为第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算第三斜率和第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，第四应变变形量为该岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算第二应变变形量。
可选地，预设数值为9。
上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本发明的可选实施例，本发明实施例对此不再一一赘述。
实施例二
图2是本发明实施例提供的一种采用差应变分析法计算地应力的方法流程图。参见图2，该方法包括：
步骤201：对岩心样品进行静水加压，并通过岩心样品上粘贴的应变片，测量岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，预设数值个方向上产生的应变值是该岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值。
在对岩心样品进行静水加压之前，需要先准备好岩心样品，而岩心样品的准备过程可以包括如下(1)-(10)的步骤，具体为：
(1)、对于现场取回的岩心，记录该岩心位于地层中的深度，并由深部地层向浅部地层引出一条标志线，标定方向。
(2)、用钻切机将岩心加工成立方体，该立方体的边长可以为45cm或40cm。
(3)将该立方体中与标志线所在面相邻的两个面，以及标志线所在的面，共三个岩样表面同时磨平，保证这三个岩样表面之间相互垂直；并保证该立方体上的标志线的方向及位置与步骤(1)中标记的标志线的方向及位置不变。
(4)、将步骤(3)得到的立方体作为岩样，并放置于恒温烘箱，设置温度为60℃，放置8个小时烘干。
(5)向该岩样粘贴应变片前的准备工作。
其中，该准备工作具体为：用400目的粗砂打磨相互垂直的三个岩样表面，粗糙程度视岩石种类而定；用浓度99.7％丙酮擦拭这三个岩样表面；再将强化A胶与强化B胶按1：1的比例调和后，均匀涂抹于这三个岩样表面，填实这三个岩样表面的孔缝，放置40分钟自然凉干，待强化胶固结。强化胶固结之后，用400目的粗砂打磨这三个岩样表面，最后用1200目的细砂纸精磨这三个岩样表面，保证这三个岩样表面平滑且相互垂直，岩样表面的不平行度小于0.01毫米。
(6)粘贴应变片：将三组应变片依次粘贴在这三个相互垂直的岩样表面上。
(7)焊接线路：如图3所示，用9种颜色的18根电线的一端焊接在集成电路板的上下俩排的接口上，并将9种颜色的18根电线的另一端焊接在该三组应变片上，连通成独立的9个回路，且同一种颜色位于同一个回路中。其中，这9个回路可以对应9个不同的方向。比如，如图4所示的9个方向。
(8)使用万用表测量集成电路板上的每对应变接头，判断是否有电阻值，从而检查这9个回路是否畅通。其中，每种颜色的电线均对应一个应变接头。
(9)拼装方形模具，并将硅胶与固化剂按2％的比例调匀，制成密封硅胶液。
(10)准备密封岩心样品。将贴好应变片的岩样放置于该方形模具内，将有集成电路板的一头朝上，然后将密封硅胶缓慢倒入模具里填满整个岩样，同时对岩样抽真空，将密封硅胶中的空气排出，以防止气泡留在密封硅胶中，导致密封岩样失败，对实验结果产生影响。然后将岩样放置10小时待硅胶凝固，得到岩心样品。
其中，在本发明实施例中，预设数值可以为9，即上述的9个回路，也即图4中的9个方向。所以，通过上述步骤制得岩心样品之后，对该岩心样品进行静水加压，当岩心样品受到压力时，粘贴在岩心样品的三个岩样表面上的应变片会检测到电阻值，并通过上述的9个回路获取到9个电阻值，将该9个电阻值进行转化，从而得到该岩心样品在9个方向上产生的应变值。
需要说明的是，通过实验研究发现，岩心样品中不仅包括微裂缝和岩石固体变形，还包括层理裂缝，该层理裂缝是由于岩石中的层理面发育引起的，所以，当对上述9个电阻值进行转化，得到的9个方向上产生的应变值时，该应变值为微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝在这9个方向共同产生的应变值。另外，在本发明实施例中，预设数值也可以为其他的数值，比如，数值6，本发明实施例对此不做具体限定。
步骤202：根据静水加压的压力和预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线。
由于预设数值个方向上产生的应变值是随着静水加压的压力而变化的，所以，当获取到实时加载的静水加压压力以及预设数值个方向上产生的应变值时，可以根据静水加压的压力和预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线。
比如，根据静水加压的压力和图4中的1方向上产生的应变值，绘制的应变曲线如图5所示，该应变曲线包括两段子曲线。
另外，对岩心样品进行静水加压的过程中，微裂缝和层理裂缝首先闭合，为了区分微裂缝和层理裂缝产生的应变变形量，在微裂缝和层理裂缝闭合之后，需要继续对该岩心样品进行静水加压，当继续对该岩心样品进行静水加压时，岩心样品的岩石固体开始变形(即骨架压缩)，也就是说，每条应变曲线中第一段子曲线为微裂缝的闭合、层理裂缝的闭合和岩石固体变形共同引起的，每条应变曲线中第二段子曲线为岩石固定变形引起的。
步骤203：从预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线均包括两段子曲线。
其中，如果本发明实施例中得到9条应变曲线，则图4中的3、4方向为垂直方向，2、5、8方向为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向，1、9、6、7方向为水平方向，垂直方向产生的应变值大于45度方向产生的应变值，45度方向产生的应变值大于水平方向产生的应变值。此时，可以从3、4方向对应的应变曲线中选择一条应变曲线作为第二应变曲线，从2、5、8方向对应的应变曲线中选择一条应变曲线作为第一应变曲线，以及从1、9、6、7方向对应的应变曲线中选择一条应变曲线作为第三应变曲线。
步骤204：基于第一应变曲线，计算第一应变变形量，第一应变变形量为该岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量。
具体地，计算第一斜率和第二斜率，第一斜率为第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，第二斜率为第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；计算第一斜率与第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
由于层理裂缝的延伸方向与水平方向相同，所以，层理裂缝产生的应变值在水平方向上特别小，本发明实施例中可以将水平方向上层理裂缝产生的应变值忽略不计。因此，第一斜率表征微裂缝和岩石固体变形共同引起的应变变形量，第二斜率表征岩石固体变形引起的应变变形量，第一斜率与第二斜率之间的差值即为微裂缝引起的第一应变变形量，并基于第一应变变形，计算垂直方向上和45度方向上微裂缝引起的应变变形量。
步骤205：基于第一应变变形量和第二应变曲线，计算第二应变变形量，第二应变变形量为该岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量。
具体地，计算第三斜率和第四斜率，第三斜率为第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，第四斜率为第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；计算第三斜率和第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，第四应变变形量为该岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；计算第四应变变形量与第一应变变形量之间的差值，得到垂直方向上层理裂缝引起的层理应变变形量，将第四应变变形量减去垂直方向上层理裂缝引起的层理应变变形量，得到微裂缝引起的第二应变变形量。
步骤206：基于第一应变变形量和第三应变曲线，计算第三应变变形量，第三应变变形量为该岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量。
具体地，计算第五斜率和第六斜率，第五斜率为第三应变曲线中第一段子曲线的斜率，第六斜率为第三应变曲线中第二段子曲线的斜率；计算第五斜率和第六斜率之间的差值，得到第五应变变形量，第五应变变形量为该岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在45度方向上引起的应变变形量；计算第五应变变形量与第一应变变形量之间的差值，得到45度方向上层理裂缝引起的层理应变变形量，将第五应变变形量减去45度方向上层理裂缝引起的层理应变变形量，得到微裂缝引起的第三应变变形量。
步骤207：根据第一应变变形量、第二应变变形量和第三应变变形量，计算岩心样品的地应力。
其中，根据第一应变变形量，计算岩心样品的水平主应力的大小和方向，根据第二应变变形量，计算岩心样品的垂直主应力的大小和方向，根据第三应变变形量，计算岩心样品的45度主应力的大小和方向，且计算地应力的方法是基于古地磁岩心定向等技术进行计算的，本发明实施例对此不做详细解释说明。
在本发明实施例中，当根据第一应变曲线，计算微裂缝在水平方向上引起的第一应变变形量之后，基于第二应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在垂直方向上共同引起的第四应变变形量，根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在垂直方向上引起的第二应变变形量，以及，基于第三应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在45度方向上共同引起的第五应变变形量，根据第五应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在45度方向上引起的第三应变变形量，进而区分出微裂缝引起的应变值和层理裂缝引起的应变值，避免计算出的页岩应变比值较小，使计算出的地应力值与实际地层原地应力状态符合，从而不影响页岩气的开采量。
实施例三
图6是本发明实施例提供的一种采用差应变分析法计算地应力的装置结构示意图。参见图6，该装置包括：测量模块601、绘制模块602、第一计算模块603和第二计算模块604。
测量模块601，用于对岩心样品进行静水加压，并通过岩心样品上粘贴的应变片，测量岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，预设数值个方向上产生的应变值是该岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；
绘制模块602，用于根据静水加压的压力和预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；
第一计算模块603，用于根据预设数值条应变曲线，计算岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，该岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；
第二计算模块604，用于根据微裂缝引起的应变变形量，计算岩心样品的地应力。
可选地，第一计算模块603包括：
选择单元，用于从预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线均包括两段子曲线；
第一计算单元，用于基于第一应变曲线，计算第一应变变形量，第一应变变形量为该岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
第二计算单元，用于基于第一应变变形量和第二应变曲线，计算第二应变变形量，第二应变变形量为该岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
第三计算单元，用于基于第一应变变形量和第三应变曲线，计算第三应变变形量，第三应变变形量为该岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量。
可选地，第一计算单元包括：
第一计算子单元，用于计算第一斜率和第二斜率，第一斜率为第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，第二斜率为第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第二计算子单元，用于计算第一斜率与第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
可选地，第二计算单元包括：
第三计算子单元，用于计算第三斜率和第四斜率，第三斜率为第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，第四斜率为第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第四计算子单元，用于计算第三斜率和第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，第四应变变形量为该岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
第五计算子单元，用于根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算第二应变变形量。
可选地，预设数值为9。
在本发明实施例中，当根据第一应变曲线，计算微裂缝在水平方向上引起的第一应变变形量之后，基于第二应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在垂直方向上共同引起的第四应变变形量，根据第四应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在垂直方向上引起的第二应变变形量，以及，基于第三应变曲线，计算微裂缝和层理裂缝在45度方向上共同引起的第五应变变形量，根据第五应变变形量和第一应变变形量，计算微裂缝在45度方向上引起的第三应变变形量，进而区分出微裂缝引起的应变值和层理裂缝引起的应变值，避免计算出的页岩应变比值较小，使计算出的地应力值与实际地层原地应力状态符合，从而不影响页岩气的开采量。
需要说明的是：上述实施例提供的采用差应变分析法计算地应力的装置在采用差应变分析法计算地应力时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的采用差应变分析法计算地应力的装置与采用差应变分析法计算地应力的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种采用差应变分析法计算地应力的方法，其特征在于，所述方法包括：
对岩心样品进行静水加压，并通过所述岩心样品上粘贴的应变片，测量所述岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，所述预设数值个方向上产生的应变值是所述岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；
根据所述静水加压的压力和所述预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；
根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，所述岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；
根据所述微裂缝引起的应变变形量，计算所述岩心样品的地应力；
其中，所述根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，包括：
从所述预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，所述第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，所述第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，所述第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且所述第一应变曲线、所述第二应变曲线和所述第三应变曲线均包括两段子曲线；
基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，所述第一应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，所述第二应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
基于所述第一应变变形量和所述第三应变曲线，计算第三应变变形量，所述第三应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量；
其中，所述基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，包括：
计算第三斜率和第四斜率，所述第三斜率为所述第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第四斜率为所述第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算所述第三斜率和所述第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，所述第四应变变形量为所述岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
根据所述第四应变变形量和所述第一应变变形量，计算第二应变变形量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，包括：
计算第一斜率和第二斜率，所述第一斜率为所述第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第二斜率为所述第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
计算所述第一斜率与所述第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设数值为9。
4.一种采用差应变分析法计算地应力的装置，其特征在于，所述装置包括：
测量模块，用于对岩心样品进行静水加压，并通过所述岩心样品上粘贴的应变片，测量所述岩心样品在预设数值个方向上产生的应变值，所述预设数值个方向上产生的应变值是所述岩心样品中微裂缝、岩石固体变形和层理裂缝共同产生的应变值；
绘制模块，用于根据所述静水加压的压力和所述预设数值个方向上产生的应变值，绘制预设数值条应变曲线；
第一计算模块，用于根据所述预设数值条应变曲线，计算所述岩心样品的应变变形量中微裂缝引起的应变变形量，所述岩心样品的应变变形量包括微裂缝引起的应变变形量、岩石固体变形引起的应变变形量和层理裂缝引起的应变变形量；
第二计算模块，用于根据所述微裂缝引起的应变变形量，计算所述岩心样品的地应力；
其中，所述第一计算模块包括：
选择单元，用于从所述预设数值条应变曲线中，选择第一应变曲线、第二应变曲线和第三应变曲线，所述第一应变曲线为水平方向对应的应变曲线，所述第二应变曲线为垂直方向对应的应变曲线，所述第三应变曲线为与水平方向之间的夹角为45度的45度方向对应的应变曲线，且所述第一应变曲线、所述第二应变曲线和所述第三应变曲线均包括两段子曲线；
第一计算单元，用于基于所述第一应变曲线，计算第一应变变形量，所述第一应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在水平方向上引起的应变变形量；
第二计算单元，用于基于所述第一应变变形量和所述第二应变曲线，计算第二应变变形量，所述第二应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在垂直方向上引起的应变变形量；
第三计算单元，用于基于所述第一应变变形量和所述第三应变曲线，计算第三应变变形量，所述第三应变变形量为所述岩心样品中微裂缝在45度方向上引起的应变变形量；
其中，所述第二计算单元包括：
第三计算子单元，用于计算第三斜率和第四斜率，所述第三斜率为所述第二应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第四斜率为所述第二应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第四计算子单元，用于计算所述第三斜率和所述第四斜率之间的差值，得到第四应变变形量，所述第四应变变形量为所述岩心样品中微裂缝和层理裂缝共同在垂直方向上引起的应变变形量；
第五计算子单元，用于根据所述第四应变变形量和所述第一应变变形量，计算第二应变变形量。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：
第一计算子单元，用于计算第一斜率和第二斜率，所述第一斜率为所述第一应变曲线中第一段子曲线的斜率，所述第二斜率为所述第一应变曲线中第二段子曲线的斜率；
第二计算子单元，用于计算所述第一斜率与所述第二斜率之间的差值，得到第一应变变形量。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述预设数值为9。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6167964B1 (en) * | 1998-07-07 | 2001-01-02 | Shell Oil Company | Method of determining in-situ stresses |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6167964B1 (en) * | 1998-07-07 | 2001-01-02 | Shell Oil Company | Method of determining in-situ stresses |
| CN102175366A (zh) * | 2011-03-05 | 2011-09-07 | 河南理工大学 | 一种岩石三维应力状态的光纤光栅测试装置及测试方法 |
| CN102589767A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-18 | 山东大学 | 岩芯内应力场测试仪及其使用方法 |
Non-Patent Citations (3)
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| 屯1井差应变分析法地应力测量;白金朋等;《地质力学学报》;20130615;第19卷(第2期);第117-124页 * |
| 差应变分析法在地应力方向研究中的应用;韩军等;《石油天然气学报（江汉石油学院学报）》;20051230;第27卷(第2期);第349-357页 * |
| 差应变法地应力测量——以汶川地震断裂带科学钻探WFSD-1钻孔为例;彭华等;《地质力学学报》;20110915;第17卷(第3期);第249-260页 * |
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