[发明专利]一种岩心压后裂缝复杂程度定量表征方法

说明书

本发明公开了一种岩心压后裂缝复杂程度定量表征方法，对压后的柱塞状岩心压后裂缝图像提取每条裂缝的倾角和面积，计算压后岩心的面缝率和裂缝倾角离散度，将二者归一化之后取平均相加，得到岩心压后裂缝复杂度，可以定量分析岩石在压裂过程中形成缝网的能力，进而评价储层岩石可压裂性，对油气储层的压裂改造具有指导意义。

技术领域

本发明涉及岩石力学实验分析方法，具体涉及一种岩心压后裂缝复杂程度定量表征方法。

背景技术

对页岩油气、致密砂岩油气等非常规油气储层，一般需对储层进行压裂改造才能获得经济产能。对储层岩石进行可压裂性评价，进行勘探开发目标层段优选和压裂设计，可以大大降低勘探开发风险。

北美在页岩气开发中引入“脆性指数”的概念：脆性指数(Brittleness)表示储层压裂的难易程度，反映的是储层压裂后所形成裂缝的复杂程度。脆性指数较高的储层压裂时能迅速形成复杂的网状裂缝，脆性指数低的储层则容易形成简单的双翼型裂缝。脆性指数是当前描述岩石可压裂性的主流方法。但迄今为止，岩石脆性指数尚无统一的定义和度量方法，现有的各种脆性指数表征方法均不是直接描述“压裂后所形成裂缝的复杂程度”，模型精度较低，应用效果不佳。

郭天魁等人对全直径岩心开展了模拟水力压裂实验，对岩心压后裂缝形态进行了分析，用裂缝结构面迹长分维值或面密度表征岩心压后裂缝的复杂度。该方法未考虑裂缝形态，且较难重复和推广。

对柱塞状岩心开展(单轴或三轴)抗压实验是分析岩石机械力学特性的常用方法，该方法施加轴向压力将岩心压裂，通过采集实验过程中的应力和应变可计算分析岩石力学性质。岩心抗压实验易于开展，在此实验基础上进行改进，对柱塞状岩心压后裂缝进行分析，定量表征压后复杂程度，可得到岩石直接的“脆性指数”，对岩石的可压裂性分析具有重要意义。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种岩心压后裂缝复杂程度定量表征方法，对柱塞状岩心抗压实验后进行裂缝参数提取，并进行复杂程度定量分析，以此评价岩石在压裂过程中形成缝网的能力。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种岩心压后裂缝复杂程度定量表征方法，对抗压实验后的柱塞状岩心压后裂缝图像提取每条裂缝的倾角和面积，计算压后岩心的面缝率和裂缝倾角离散度，将二者归一化之后取平均相加，得到岩心压后裂缝复杂度。

进一步，具体步骤如下：

将压后岩心的信息数字化，即通过光学滚动扫描将压后岩心侧表面上的裂缝信息展现在一张二维图像中，然后在该图像中对每条裂缝的基本参数进行定量描述，提取每条裂缝的大小和倾角；

岩心压后裂缝复杂度是岩心压后产生的裂缝数量、大小及形态的函数，岩心压后裂缝数量从裂缝图像中直接得到；岩心压后裂缝倾角越离散，则裂缝越接近网状，因此裂缝形态可用裂缝倾角的杂乱程度来表征，提出面缝率和裂缝倾角离散度的概念：

面缝率为所有裂缝面积的和与岩心侧表面积的比值：

式中：R_f为面缝率，无量纲；S_i为第i条裂缝的面积，S_l为岩心的侧表面积，二者单位相同，均为像素点数或mm²；

裂缝倾角离散度为所有裂缝倾角的方差：

式中：D_a为裂缝倾角离散度，无量纲；为倾角平均值，A_i为第i条裂缝的倾角，单位均为度；在式(3)中计算裂缝复杂度时根据裂缝的大小对每个裂缝倾角进行加权处理，权值为每条裂缝面积与平均裂缝面积的比值；