[发明专利]实验室测量岩石芯塞样本中的动态裂缝孔隙度和渗透率变化

说明书

一种实验室测量由于施加到从地下地层中的感兴趣的位置获得的岩芯塞岩石样本的应力变化而引起的地下地层的岩石物理学特性的动态变化的方法包括以下步骤：(a)对岩芯塞岩石样本进行计算机断层扫描以确定岩石样本中的均匀密度分布；(b)确定岩石样本的基质孔隙度敏感性和基质渗透率敏感性之间的关系的测量值；(3)(c)形成穿过岩石样本轴向延伸的剪切裂缝以形成由岩石样本的裂缝半部组成的分裂岩芯塞；(d)相对于彼此轴向移动分裂岩芯塞的裂缝半部以模拟地层岩石的原位裂缝期间的位移；(e)将移动后的分裂岩芯塞的裂缝半部连接在一起以形成连接分裂岩塞；以及(f)确定岩芯塞岩石样本的裂缝孔隙度和裂缝渗透率对应力的敏感性的测量值。

技术领域

本申请涉及对来自地下储层地层的岩石芯塞样本进行实验室测试以测量地层的地质力学特性。

背景技术

裂缝性储层是出现的裂缝对流体流动具有显著影响的储层。天然的裂缝提供必要的孔隙度和渗透率(k)以促进生产烃。为了对此类储层中的储层性能严格建模，在动态应力条件下测量裂缝孔隙度和渗透率变化非常重要。

孔隙度和渗透率是地下储层中的岩层的岩石物理学特性。这些特性在储层的生产寿命期间是不同的，并且受从储层中进行生产的期间被施加在地下岩石上的应力变化的影响。这些岩石物理学特性的变化提供了重要且有价值的信息，以评估如何最好地从储层中生产和开发烃。

就已知的情况而言，已经在储层中原位作业的井内的独立测试中完成了确定岩石物理学特性的测试。这类测试的一种形式(通常称为“试井(well testing)”)是压力瞬变测试，以获得响应于井中的流体施加到地层的液压变化的测量值。试井通常提供大体积岩石的渗透率信息，并且可能无法区分单独的裂缝。此类测试的第二种类型(通常称为“测井(well logging)”)是在测井运行期间通过降入井钻孔中的记录设备探测器获得的测井测量结果。测井提供应当根据直接实验室测量被校准的间接测量结果。这两种类型的测试都既昂贵又耗时。此外在这种测试期间，从井中生产烃被中断。此外，孔隙度和渗透率的独立测试不提供来自同一岩石测试样本的这两种岩石物理特性的测量值。

发明内容

简而言之，本发明提供了一种新的和改进的实验室测量由于施加到从地下地层中的感兴趣的位置获得的岩芯塞岩石样本的应力变化而引起的地下地层的岩石物理学特性的动态变化的方法。对岩芯塞岩石样本进行计算机断层扫描以确定岩石样本中的均匀密度分布。然后确定岩石样本的基质孔隙度敏感性和基质渗透率敏感性之间的关系的测量值。轴向延伸的剪切裂缝穿过岩石样本扩展以形成由岩石样本的裂缝半部组成的分裂岩芯塞。分裂岩芯塞的裂缝半部相对于彼此轴向移位，以模拟地层岩石的原位裂缝期间的位移。然后将分裂岩芯塞的裂缝移位的半部连接在一起以形成连接分裂岩塞。然后确定岩芯塞岩石样本的裂缝孔隙度和裂缝渗透率对应力的敏感性的测量值。

本发明还提供了一种新的和改进的实验室测量由于施加到从地下地层中的感兴趣的位置获得的岩芯塞岩石样本的应力变化而引起的基质孔隙度敏感性和基质渗透率敏感性之间的关系的方法。对岩芯塞岩石样本进行计算机断层扫描以确定岩石样本中的均匀密度分布。对岩石样本进行孔隙体积压缩性测试以确定岩石样本的基质孔隙度对应力变化的敏感性。对岩石样本进行应力相关的渗透率测试以确定岩石样本的基质渗透率对应力变化的敏感性。然后形成岩石样本的基质孔隙度敏感性和基质渗透率敏感性之间的关系的测量值。

本发明还提供了一种新的和改进的实验室测量由于被施加到从感兴趣的位置获得的分裂岩芯塞岩石样本的应力变化而引起的地下地层的岩石物理学特性的动态变化的方法。穿过岩芯塞岩石样本形成轴向延伸的剪切裂缝以形成由岩芯塞岩石样本的裂缝半部组成的分裂岩芯塞。分裂岩芯塞的裂缝半部相对于彼此轴向移移位以模拟在地层岩石的原位裂缝期间的位移。分裂岩芯塞的移位后的裂缝半部连接在一起以形成连接分裂岩塞并且确定连接分裂岩塞的裂缝孔隙度。对连接分裂岩塞进行孔隙体积压缩性测试以确定分裂岩塞的基质孔隙度对应力变化的敏感性，并且对连接分裂岩塞进行应力相关的渗透率测试以确定分裂岩塞的基质渗透率对应力变化的敏感性。

附图说明