CN113916738A - 一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，涉及油气资源开发领域，根据裂缝壁面处取样，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ，根据测量的裂缝样品的轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ，计算杨氏模量E_s，根据测量的裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，计算泊松比v，测量裂缝面的孔隙度

根据测量和计算出的裂缝面的孔隙度

杨氏模量E_s和泊松比v，计算出孔隙压缩系数；本发明的方法能针对大尺度裂缝的压缩变形特点，计算大尺度裂缝变形过程中的孔隙压缩系数，为缝洞型油气藏的有效开发创造了良好的条件。弥补了目前测试大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数方法的技术空白。

Description

一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别是缝洞型油气藏开发过程中的一种测量计算大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数的方法。

背景技术

由于地质储量巨大，缝洞型油气藏的有效开发可以改善我国能源结构并补充常规油气藏在我国地域分布和供给量上的不足。由于缝洞型油气藏的裂缝介质的孔隙尺寸较大，通常在毫米级别，因此基本无法获得较好的取心率，也难以进行实验测试裂缝介质的孔隙参数。然而，裂缝介质的孔隙压缩系数，可以直接决定油藏的弹性能量。因此，缝洞型油气藏的裂缝介质的孔隙压缩系数是进行缝洞型油气藏开发设计的关键问题。目前关于裂缝介质孔隙压缩系数的研究国内外学者都做了大量工作，普遍参考砂岩介质的压缩系数进行，或进行小尺度裂缝的孔隙压缩系数实验。然而，针对大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数，目前既无法进行实验测量，也不存在孔隙压缩系数的理论计算方法。大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数计算研究尚停留在探索方面，没有学者进行过实验研究，亦没有方法能够计算大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数。鉴于以上问题，本发明介绍了一种大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数测量计算方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

为解决上述技术问题，本发明提出一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，包括：

S1：根据裂缝壁面处取样，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ；

S2：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ，计算杨氏模量Es；

S3：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，计算泊松比v；

S4：测量裂缝面的孔隙度

S5：根据测量和计算出的裂缝面的孔隙度

杨氏模量Es和泊松比v，计算出孔隙压缩系数。

优选的，所述孔隙压缩系数为裂缝面的孔隙度

杨氏模量Es和泊松比v的函数，即，

其中：

c_pf：孔隙压缩系数；

裂缝面的孔隙度；

E_S：杨氏模量；

v：泊松比。

优选的，所述函数

具体计算公式如下：

优选的，所述杨氏模量为轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ的函数，即，

Es＝f₂(δ,σ)

其中：

δ：轴向应变；

σ：轴向应变对应的轴向应力。

优选的，所述Es＝f₂(δ,σ)具体计算公式如下：

Es＝σ/δ。

优选的，所述泊松比为轴向应变δ和横向应变δ′的函数，即，

v＝f₃(δ,δ′)

其中：

δ：轴向应变；

δ′：横向应变。

优选的，所述v＝f3(δ,δ′),具体计算公式如下：

v＝δ/δ′。

优选的，所述杨氏模量Es和泊松比v均采用应力应变仪通过电测法进行测量，从裂缝壁面处取样，采用对臂全桥接线方式将两个轴向应变片和两个纵向应变片分别组成两个桥路进行测量，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ。

优选的，裂缝面的孔隙度的测量方法如下：在裂缝单壁面上涂抹一种颜料，将涂有颜料的裂缝壁面在另一种颜色的纸上压模；将压模的纸进行扫描，统计获得裂缝面孔隙度数值。

优选的，裂缝面的孔隙度的另一种测量方法如下：在裂缝单壁面上涂抹一种颜料，将涂有颜料的裂缝壁面在白纸上压模；将压模的纸进行灰度扫描，通过软件对灰度图像进行识别，统计白色区域面积占整体面积的比例，该比例即为裂缝的孔隙度。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的有益效果为：针对大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数，通过裂缝壁面处取样，测出裂缝样品轴向应变与横向应变，并通过压模测量方法测取裂缝面的孔隙度，结合公式推导计算，得到孔隙压缩系数的理论计算方法，决定油藏的弹性能量，为油田开发方案的制订提供技术支持。本发明具有三大优势：(1)基础参数测取方式简单；(2)计算结果直观，易用于现场；(3)实现了大尺度裂缝的孔隙压缩系数计算。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法流程示意图；

图2是实施例1中测试样品的裂缝孔隙压缩系数与杨氏模量的变化关系。

图3是实施例1中测试样品的裂缝孔隙压缩系数与孔隙度的变化关系。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何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。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：

如图1所示的一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，包括：

S1：根据裂缝壁面处取样，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ；

S2：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ，计算杨氏模量E_s；

S3：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，计算泊松比v；

S4：测量裂缝面的孔隙度

S5：根据测量和计算出的裂缝面的孔隙度

杨氏模量E_s和泊松比v，计算出孔隙压缩系数。

以上步骤种的S2和S3顺序部分先后。

根据上述方案，进一步，所述裂缝填充介质杨氏模量E_s和裂缝填充介质泊松比v均采用应力应变仪通过电测法进行测量，测量方法如下：实验准备：从裂缝壁面处取样，检查应变片和应变仪是否正常。

组成测量电桥：测定杨氏模量时，以前后两面轴线上的轴向应变片与温度补偿应变片组成对臂全桥接线方式进行测量。测定泊松比时，为了消除初曲率和加载可能存在的偏心引起的弯曲影响，同样采用对臂全桥接线方式将两个轴向应变片和两个纵向应变片分别组成两个桥路进行测量。实验时对待测样施加轴向拉力，利用应变片测出样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ。

根据上述方案，进一步，所述杨氏模量为轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ的函数，即，

E_s＝f₂(δ,σ)

其中：

δ：轴向应变；

σ：轴向应变对应的轴向应力σ。

根据上述方案，进一步，所述杨氏模量应用公式E_s＝σ/δ计算为11230MPa。

根据上述方案，进一步，所述泊松比为轴向应变δ和横向应变δ′的函数，即，

v＝f₃(δ,δ′)

其中：

δ：轴向应变；

δ′：横向应变。

根据上述方案，进一步，所述泊松比应用公式v＝δ/δ′,计算为0.224。

根据上述方案，进一步，裂缝面的孔隙度的测量方法如下：在裂缝单壁面上涂抹一种颜料，将涂有颜料的裂缝壁面在另一种颜色的纸上压模；将压模的纸进行扫描，统计获得裂缝面的孔隙度

数值为0.356。

根据上述方案，进一步，裂缝面的孔隙度的另一种测量方法如下：取大尺度裂缝的裂缝单壁面作为测试样，在裂缝单壁面上涂抹颜料，然后在白色纸上压模；将压模的纸进行灰度扫描，通过Adobe Illustrator软件对灰度图像进行识别，统计白色区域面积占整体面积的比例，该比例即为裂缝的面孔隙度为0.356。

根据上述方案，进一步，所述孔隙压缩系数为裂缝面的孔隙度

杨氏模量E_s和泊松比v的函数，即，

其中：

c_pf：孔隙压缩系数；

裂缝面的孔隙度；

E_s：杨氏模量；

v：泊松比。

根据上述方案，进一步，将测得的

杨氏模量＝11230MPa，泊松比＝0.224，代入如下公式计算出孔隙压缩系数：

计算出裂缝介质的孔隙压缩系数为0.6917×10^-4MPa^-1。

图2是本实施例中测试样品的孔隙度为0.356且泊松比为0.224时，裂缝孔隙压缩系数与杨氏模量的变化关系。图中曲线表明，裂缝孔隙压缩系数随杨氏模量的增大而减小，表明裂缝介质的压缩能力随着杨氏模量增大而减小，即裂缝壁面的支持物硬度越大，裂缝的变形能力越小，这与之前的借鉴砂岩计算结果的认识基本一致。图3是本实施例中测试样品的杨氏模量为11230MPa且泊松比为0.224时，裂缝孔隙压缩系数与孔隙度的变化关系。图中曲线表明，裂缝孔隙压缩系数随孔隙度增大而增大，表明裂缝介质的压缩能力随着孔隙度增大而增大。

综上所述，本发明提供了一种测量大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数的新方法。而目前现有技术中还没有一个具体的测量方法可以对大尺度裂缝介质的孔隙压缩系数进行测量。因此，本发明的测量方法填补了目前裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法的技术空白。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，包括：

S1：根据裂缝壁面处取样，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ；

S2：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ，计算杨氏模量E_s；

S3：根据S1测量的裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，计算泊松比v；

S4：测量裂缝面的孔隙度

S5：根据测量和计算出的裂缝面的孔隙度

杨氏模量E_s和泊松比v，计算出孔隙压缩系数。

2.根据权利要求1所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述孔隙压缩系数为裂缝面的孔隙度

杨氏模量E_s和泊松比v的函数，即，

其中：

c_pf：孔隙压缩系数；

裂缝面的孔隙度；

E_s：杨氏模量；

v：泊松比。

3.根据权利要求2所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述函数

具体计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述杨氏模量为轴向应变δ和轴向应变对应的轴向应力σ的函数，即，

E_s＝f₂(δ,σ)

其中：

δ：轴向应变；

σ：轴向应变对应的轴向应力。

5.根据权利要求4所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述E_s＝f₂(δ,σ)具体计算公式如下：

E_s＝σ/δ。

6.根据权利要求3所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述泊松比为轴向应变δ和横向应变δ′的函数，即，

v＝f₃(δ,δ′)

其中：

δ：轴向应变；

δ′：横向应变。

7.根据权利要求6所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述v＝f₃(δ,δ′),具体计算公式如下：

v＝δ/δ′。

8.根据权利要求3所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，所述杨氏模量E_s和泊松比v均采用应力应变仪通过电测法进行测量，从裂缝壁面处取样，采用对臂全桥接线方式将两个轴向应变片和两个纵向应变片分别组成两个桥路进行测量，测出裂缝样品的轴向应变δ和横向应变δ′，以及轴向应变对应的轴向应力σ。

9.根据权利要求3所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，裂缝面的孔隙度的测量方法如下：在裂缝单壁面上涂抹一种颜料，将涂有颜料的裂缝壁面在另一种颜色的纸上压模；将压模的纸进行扫描，统计获得裂缝面孔隙度数值。

10.根据权利要求3所述的裂缝介质的孔隙压缩系数测量方法，其特征在于，裂缝面的孔隙度的另一种测量方法如下：在裂缝单壁面上涂抹一种颜料，将涂有颜料的裂缝壁面在白纸上压模；将压模的纸进行灰度扫描，通过软件对灰度图像进行识别，统计白色区域面积占整体面积的比例，该比例即为裂缝的孔隙度。

Images