[发明专利]岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置，该方法包括：根据岩石层理裂缝对岩石破坏方式进行分析，确定符合预设条件的岩心；对符合预设条件的多个不同层理裂缝倾角的岩心进行压缩，得到压缩强度；根据所述压缩强度，确定所述层理裂缝面的剪切参数。本发明实施例提供的岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置提高了岩石层理裂缝剪切参数确定的准确性。

技术领域

本发明实施例涉及石油天然气钻完井技术领域，尤其涉及一种岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置。

背景技术

深层岩石以及页岩气储层岩石含有层理裂缝等弱面，使得岩石具有不连续性。在大斜度井、水平井钻井过程中钻遇这些地层，由于存在一定倾角和走向的低强度薄弱面会先于岩石本体发生破坏，从而容易引起井壁垮塌。目前，国内外对井壁稳定性的分析逐渐考虑地层岩石层理裂缝面的影响。分析层理裂缝性地层井壁稳定性时需要检查在该井筒内压作用下，完整地层的井壁稳定性和其中裂缝层理面的稳定性。对任意井，首先将原地应力转换到相应的井眼坐标系，其次在井眼坐标系下，计算井眼周围地层中的应力分布，并将应力转换到弱面坐标系下，计算作用在层理裂缝面上的正应力和剪应力，然后利用强度判别准则分析完整井壁的稳定性和层理裂缝面的稳定性。

在层理裂缝性地层井壁稳定性分析方法中，岩石层理裂缝面的参数为至关重要的分析数据，其中，岩石层理裂缝面的参数包括层理裂缝倾角，方位，粘聚力和内摩擦角，岩石层理裂缝面倾角和方位可以通过地层倾角测井或岩石取心观测简单获得，通常层理裂缝面粘聚力和内摩擦角可通过直剪实验获取，但是由于剪切面上剪应力分布不均匀，岩样剪切破坏先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象，有效剪切面在试验过程中逐渐变小，而计算抗剪强度时却按岩样的原截面积计算的，由于剪切面是预先指定的，可能不是实际的剪切面，室验时不能严格控制排水条件，不能测量孔隙水压力，所以直剪实验过程中存在试样有效面积逐渐减小，主应力方向变化，剪切面上应力分布不均以及预定剪切面未必是试样最弱面等特点，因此，提供的数据可靠程度相对较差。而三轴压缩实验能控制试样排水条件，受力状态明确，可以控制大小主应力，剪切面不固定，所以可以考虑采用三轴压缩实验确定层理裂缝面的内摩擦角和粘聚力。但是，采用一般确定岩石内摩擦角和粘聚力的方法不适用于确定层理裂缝面剪切参数，通常的方法是在不同围压下，对层理裂缝倾角相同的一组岩样进行三轴加载，得出一系列σ3和σ1值，其中，σ3为三轴压缩时的围压，σ1为三轴压缩时岩样破坏的轴向压力，这样，就可以在σ-τ坐标中绘制一组摩尔圆，根据这组摩尔圆的破坏包络线求取剪切强度参数。然而，这种方法得出的包络线不完全是层理裂缝面强度包络线，不同围压下的岩石强度并不一定遵循同一破坏规律，使得σ1-σ3的实验曲线相关性较差。因此，如何准确的确定层理裂缝面剪切参数，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置，用以提高岩石层理裂缝剪切参数确定的准确性。

第一方面，本发明实施例提供一种岩石层理裂缝剪切参数预测方法，包括：

根据岩石层理裂缝对岩石破坏方式进行分析，确定符合预设条件的岩心；

对符合预设条件的多个不同层理裂缝倾角的岩心进行压缩，得到压缩强度；

根据所述压缩强度，确定所述层理裂缝面的剪切参数。

可选地，所述根据岩石层理裂缝对岩石破坏方式进行分析，确定符合预设条件的岩心，包括：

根据所述岩石层理裂缝，确定第一层理裂缝面倾角α；

根据所述第一层理裂缝面倾角α为零度时岩石的单轴压缩强度，确定第二层理裂缝面倾角α_Ι；

根据第一层理裂缝面倾角α为90度时岩石的单轴压缩强度，确定第三层理裂缝面倾角α_Ⅱ；