一种基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法
本发明涉及石油与天然气工程领域，尤其涉及一种基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法。
背景技术：
1、非常规储层是我国油气增储上产的战略接替资源，加快非常规储层的勘探开发不仅关系到国家能源安全，也是推动能源生产和消费革命的重要力量。对于非常规低渗储层，一般采用水力压裂的方法进行改造，通过沟通储层中天然裂缝等地质弱面，使其闭合的部分重新开启并相互连通，从而形成复杂的裂缝网络，提高裂缝面与储层基质的接触面积。裂缝网络的复杂程度决定水力压裂改造效果，是评价储层可压裂性的关键。定量分析裂缝网络的破裂演化特征、复杂性及其控制因素，可以获得裂缝空间分布规律及其表征的关键参数，这对非常规油气藏勘探开发和压裂效果评价具有重要的理论指导意义。
2、为实现对缝网复杂度的定量评价，mayerhofer m j(mayerhofer m j，lolon e p，youngbloody j e，et al.integration of microseismic fracture mapping resultswith numerical fracture network production modeling in the barnett shale[r].spe 102103，2006)提出了储层改造体积(srv)这一理念，认为改造体积越大，储层增产效果越好。但传统的srv计算方法往往通过构造简单规则三维几何体完全包络实测的微地震事件，忽略了包络体内微地震事件密度对srv的影响，常常出现稀疏的事件区域比密集分布的事件区域具有更大的srv，使计算的srv往往具有较大误差。同时，由于室内模拟很难准确反映地层的真实情况，同样造成了srv很难被准确计算。刘向君等(刘向君，王小军，赵保伟，等.砂砾岩储集层水力压裂裂缝扩展规律与可压性评价[j].新疆石油地质，2023,44(02)：169-177)用无因次压裂裂缝面积表征储层压裂改造效果，研究表明无因次压裂裂缝面积与储层可压裂性呈良好的正相关关系。但现有的方法并未考虑储层微裂缝的面积的影响，而且，目前对于裂缝面积的计算分析仅停留在二维平面，而裂缝在储层内是三维分布的，二维平面上的裂缝面积不能完全反映三维裂缝网络的复杂程度。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，包括如下步骤：
2、步骤s1：对目标区块的岩石进行采集并加工为岩石试样，对所述岩石试样进行力学参数测试和压裂物理模拟实验；
3、步骤s2：对压裂物理模拟实验后的岩石试样采用ct扫描法获取三维分形维数d；
4、步骤s3：建立三维分形维数d与储层的评价参数之间的拟合关系式；
5、步骤s4：通过拟合关系式进行储层的可压裂性评价。
6、本发明优选的，步骤s1中岩石试样形状包括正方体、圆柱体或半圆盘。
7、本发明优选的，步骤s1中进行力学参数测试以获取力学参数，所述力学参数包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗张强度。
8、本发明优选的，步骤s1中进行压裂物理模拟实验以获取裂缝扩展形态参数。
9、本发明优选的，步骤s2中采用ct扫描法获取三维分形维数d，包括：
10、通过ct扫描获取断裂面的二维图像，对二维图像进行三维重构，获取裂缝三维形态分布；
11、基于裂缝三维形态分布，采用三维计盒法获取裂缝的三维分形维数d。
12、本发明优选的，采用三维计盒法获取裂缝的三维分形维数还包括
13、对三维图像的点云数据进行滤波处理，结合递归函数、三角形法及海伦公式计算三维图像的缝网面积；
14、所述三角形法包括以下步骤：
15、以所有数据点的几何中心构建初始三角形，以初始三角形的三条边为基础，作为初始基线，分别搜寻出与这三条边最近的点构成第二、三、四个三角形；
16、重复构建三角形，直到点集中所有的点被处理完毕。
17、本发明优选的，采用三维计盒法获取裂缝的三维分形维数还包括
18、
19、其中，d为三维分形维数，无量纲；n(r)为以边长为r的盒子覆盖图像盒子个数，无量纲；r为自相似范围内盒子尺寸的边长，m。
20、本发明优选的，步骤s3中所述评价参数包括脆性指数、断裂韧性、水平主应力差异系数和无因次净压力。
21、本发明优选的，步骤s3中所述脆性指数计算方法为：
22、
23、式中：brit为脆性指数，其取值范围均为[0，1]；bpre-peak为峰前脆性指标，其取值范围均为[0，1]；bpost-peak为峰后脆性指标，其取值范围均为[0，1]。
24、其中，峰前脆性指标为：
25、bpre-peak＝σcd/σp (3)
26、式中：σcd为损伤应力，mpa；σp为峰值应力，mpa。
27、峰后脆性指标：
28、bpost-peak＝1-σr/σp (4)
29、式中：σr为残余应力。
30、本发明优选的，步骤s4中拟合关系式为：
31、d＝a*brit+b*kic+c*kiic+d*kh+e*pnet，d+f (5)
32、其中d为三维分形维数，brit为脆性指数，kic为i型断裂韧性，kiic为ii型断裂韧性，kh为水平主应力差异系数，pnet,d为无因次净压力，a、b、c、d、e、f为拟合系数。
33、本发明具有以下优点：本发明方法基于三维ct重构图像法，重构了压裂裂缝的三维形态，且采用表征三维裂缝面积的三维分形维数d建立可压性评价方法，建立的评价模型结果与实际压裂情况更加吻合，相比现有技术更加合理。
技术特征：
1.一种基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s1中岩石试样形状包括正方体、圆柱体或半圆盘。
3.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s1中进行力学参数测试以获取力学参数，所述力学参数包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗张强度。
4.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s1中进行压裂物理模拟实验以获取裂缝扩展形态参数。
5.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s2中采用ct扫描法获取三维分形维数d，包括：
6.根据权利要求5所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，采用三维计盒法获取裂缝的三维分形维数还包括
7.根据权利要求5所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，采用三维计盒法获取裂缝的三维分形维数还包括
8.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s3中所述评价参数包括脆性指数、断裂韧性、水平主应力差异系数和无因次净压力。
9.根据权利要求8所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s3中所述脆性指数计算方法为
10.根据权利要求1所述的基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，步骤s4中拟合关系式为：
技术总结
本发明公开了一种基于分形理论的非常规储层三维裂缝网络可压裂性评价方法，包括步骤：步骤S1：对目标区块的岩石进行采集并加工为岩石试样，对所述岩石试样进行力学参数测试和压裂物理模拟实验；步骤S2：对压裂物理模拟实验后的岩石试样采用CT扫描法获取三维分形维数D；步骤S3：建立三维分形维数D与储层的评价参数之间的拟合关系式；步骤S4：通过拟合关系式进行储层的可压裂性评价。本发明方法基于三维CT重构图像法，重构了压裂裂缝的三维形态，且采用表征三维裂缝面积的三维分形维数D建立可压性评价方法，建立的评价模型结果与实际压裂情况更加吻合。
技术研发人员：曾凡辉,杨恩和,张宇,杨维鑫,郭建春,任山,刘斌
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5