[发明专利]一种确定页岩地层脆性指数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及页岩油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种确定页岩地层脆性指数的方法。

背景技术

页岩地层通常渗透率非常低，需要通过大型压裂方式进行压裂，以增加页岩地层的渗流能力。页岩地层的可压裂性能力大小通过页岩地层的脆性指数来确定。现有技术中采用以下几种方法确定页岩地层的脆性指数。

Evans(1990年)把变形程度小于1％定义为脆性，大于5％定义为延性，其他为脆性-延性过渡。Ingram and Urai(1999年)用过度胶结与正常胶结的单轴抗压强度比值来表示脆性指数，但是实际情况下岩石的胶结程度难以确定。Jarvie(2007年)用脆性矿物占总矿物中的比重来表示脆性指数，但是该方法计算的地层脆性指数偏低，计算公式为：

其中m为脆性矿物种类，n为总矿物种类。

此外，Dan Buller(2010年)在Javie基础上对每种矿物增加一个系数，但并没有给出该系数是如何得来的。

通常用相对岩石模量和相对泊松比的平均值来表示页岩地层的脆性指数，Bill Grieser and Jim Bray(2007年)给出了该脆性指数的计算公式为：

其中杨氏模量脆性指数YM_BRI，泊松比脆性指数PR_BRI分别为：

其中YM为页岩地层杨氏模量，PR为页岩地层泊松比，下标min max分别表示该地质区域的最小值和最大值。

但是，该脆性指数与实际地层的脆性大小存在矛盾，而且杨氏模量和泊松比对页岩地层的脆性影响作用并不一样，因此这种方法确定的脆性指数也不够准确。

因此，亟需一种能够准确确定页岩地层脆性指数的方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种确定页岩地层脆性指数的方法，包括以下步骤：

根据地质区域内页岩地层矿物构成情况确定综合断裂韧度；

确定包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂韧度和最小断裂韧度；

基于页岩地层的综合断裂韧度，以及包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂韧度和最小断裂韧度得到页岩地层脆性指数。

根据本发明的一个实施例，所述根据地质区域内页岩地层矿物构成情况确定综合断裂韧度包括：

确定地质区域内页岩地层中矿物成份及其质量含量；

将各种矿物成份的断裂韧度做为加权系数对矿物成份的质量含量加权求和，得到所述综合断裂韧度。

根据本发明的一个实施例，所述综合断裂韧度用下式表示：

其中，temp为页岩地层的综合断裂韧度，temp_i为第i种矿物的断裂韧度，W_i为第i种矿物的质量含量，N为页岩地层中矿物成份的总数。

根据本发明的一个实施例，所述页岩地层脆性指数用下式表示：

其中，BRI为页岩地层脆性指数，temp为综合断裂韧度，temp_max为包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂韧度，temp_min为包含单一种类矿物的页岩地层对应的最小断裂韧度。

根据本发明的一个实施例，根据全岩实验法和ECS元素测井法确定所述页岩地层中矿物成份及其质量含量。

根据本发明的一个实施例，所述包含单一种类矿物的页岩地层对应的最大断裂韧度为：仅包括伊利石、蒙脱石或者绿泥石其中一种的页岩地层的断裂韧度。

根据本发明的一个实施例，所述包含单一种类矿物的页岩地层对应的最小断裂韧度为：仅包括石英的页岩地层的断裂韧度。

本发明带来了以下有益效果。

(1)利用页岩地层中每种矿物在相同条件下的断裂韧性，结合页岩地层中矿物含量计算出地层的综合断裂韧性，在页岩地层中仅包含单一种类矿物的情况下，根据断裂韧性的最大、最小值和综合断裂韧性来确定页岩地层脆性指数。不仅考虑了矿物的影响，也考虑了每种矿物被压开的难易强度，因此可以准确确定页岩地层脆性指数。

(2)评价页岩地层可压性能力对选择页岩储层压裂段、降低压裂开采成本、提高页岩气开发效率、提升页岩气采收率具有重要意义。脆性指数越大，说明地层越容易压裂施工，压裂后更容易形成压裂网络缝。压裂的目的是使地层尽可能形成压裂网络缝。如果脆性指数大，则需要的压裂成本就越低，压裂网络缝也不容易闭合，有利于提高生产时间和提高油气产量。