[发明专利]一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法

说明书

本发明公开一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，包括根据全波列偶极声波测井资料计算岩石各向异性刚度系数；计算岩石的弹性模量、泊松比、Thomsen系数、岩石的柔度系数；根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面；计算近井壁任意位置的柔度张量变化量；根据近井壁任意位置的柔度张量变化量计算近井壁任意位置地层岩石的弥散损伤参数。本发明采用声波测井进行近井壁地层的损伤特性评价，将地层视为横观各向同性介质，利用声波测井资料计算分析了不同岩性和不同径向位置的岩石力学参数、Thomsen各向异性系数以及力学损伤参数，对于地应力评价、井壁稳定分析和水力压裂等具有十分重要的作用。

技术领域

本发明涉及一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法。

背景技术

在钻井过程中经常遇到井眼坍塌、掉块、扩径等井壁失稳问题，而在水力压裂过程中，天然微裂缝发育的地层往往先于岩石本体开裂，使得水力裂缝在延伸的过程中沿微裂缝面优先扩展，降低了压裂成功率。深部地层中本身存在许多微裂缝，钻井工程中的井壁失稳问题和水力压裂的裂缝扩展问题都可以视为微裂缝在外部因素(力学、化学因素)的作用下扩展、汇合、贯通形成宏观裂缝，宏观裂缝进一步发展直至破坏的过程。

因此，了解地层岩石的声波测井响应特征及其反映的力学性质、各向异性、损伤以及在近井壁地层的分布特性，对深层油气勘探开发过程中的地应力评价、井壁稳定性分析和体积压裂改造设计与施工意义重大。

事实上，岩石中不连续的微裂缝是造成应力各向异性的重要原因之一，脆性岩石在加压过程中的失效是由于存在于岩石中的具有方向性分布的微裂缝的扩展、连通造成的，这一过程是岩石发生力学损伤的主要原因。由于这些微裂缝的存在而造成的损伤通常是各向异性的，这种各向异性可以用二阶和四阶张量来表示，Sayers提出了利用弥散损伤模型来评价岩石损伤，一些学者通过开展不同围压下声波速度测试评价了岩石的损伤情况。

但是，目前关于岩石各向异性损伤的研究主要是室内岩心测试，实验过程中虽然考虑了围压的变化，但不能完全反映井周地层的真实情况，并且不能反映近井壁地层中岩石力学参数、各向异性、损伤特性的径向分布和演化特性，此外，室内测试还存在取心困难、测试昂贵、获得的数据有限等缺点。声波测井资料蕴含了丰富的地层信息，并且具有获取成本相对低、采样点连续等优点，目前利用声波测井资料评价近井壁地层损伤情况的研究尚未见报道。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，从而为地应力评价、井壁稳定分析和水力压裂改造设计提供基础依据。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于测井资料的井周近井壁地层损伤评价方法，包括：

根据全波列偶极声波测井资料计算岩石各向异性刚度系数；

根据岩石各向异性刚度系数计算岩石的弹性模量、泊松比、Thomsen系数、岩石的柔度系数；

根据全波列偶极声波测井资料得到井壁周围地层声波速度的径向剖面；

根据井壁周围地层声波速度的径向剖面计算近井壁任意位置的柔度张量变化量；

根据近井壁任意位置的柔度张量变化量计算近井壁任意位置地层岩石的弥散损伤参数。

进一步的技术方案是，所述岩石各向异性刚度系数的计算公式为：