致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法及系统与流程

1.本发明属于石油勘探开发领域，具体涉及一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法及系统。


背景技术：

2.致密油气储层是目前石油工业领域研究热点之一。开发实践表明，致密储层除储层物性较差以外，还普遍发育天然裂缝。储层岩石力学层划分是致密油气储层勘探开发过程中需要考虑的重要参考因素。储层岩石力学层特征的研究是明确天然裂缝发育机理、优化储层压裂改造的重要手段。
3.岩石力学层是指岩石力学行为相近或岩石力学性质近一致的岩层。通常，岩石力学层由岩石力学单元和岩石力学边界两部分组成。岩石微观断裂机理和宏观破裂形态是岩石力学层的具体表现，同一岩石力学单元具有相近的岩石强度、脆性、断裂力学性质和裂缝分布。目前，储层岩石力学层的划分方法主要有两类，即地质观测方法和岩石力学实验方法。地质观测方法主要是通过野外露头和岩心资料，根据岩性、岩石强度的变化来说沉积学地层界面处天然裂缝终止现象，定性地划分岩石力学层。该方法主要采用人为肉眼识别，对于砂泥互层或岩性相对单一且无明显岩性差异的碳酸盐岩储层，通常将由一个或多个沉积地层单元组成划分为一个岩石力学层。而对于宏观岩性变化不易识别的致密碳酸盐岩储层，简单地将肉眼识别的岩性与岩石力学层一一对应，导致岩石力学层划分结果误差较大。同时，肉眼识别具有一定的人为误差以及局限性，易忽略不明显但重要的岩石力学界面。岩石力学实验方法主要是通过实验室测量岩石样品的力学参数，依据岩石力学参数划分并确定岩石力学层。该方法是目前公认的比较可靠的方法，但只能从实验室分析获得，样品实验量通常有限且具有不连续性，限制了该方法的广泛应用。
4.综上，现有的致密储层岩石力学层划分方法多为定性、半定量分析方法，导致岩石力学层划分结果的精度和可靠性不高，从而无法满足油气藏勘探开发的要求。因此，有必要开发一种精度高、可靠性高的致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提出一种精度高、可靠性高的致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法及系统。
6.有鉴于此，本发明提供了一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法及系统，至少解决目前岩石力学层划分结果的精度和可靠性不高的问题。
7.第一方面，本发明提供一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法，包括：分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层
每个深度点校正的静态岩石力学参数；基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；基于单井裂缝发育特征和所述每个深度点的岩石力学指数，对所述目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
8.可选的，所述静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，所述分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
9.可选的，所述动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0010][0011][0012]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时差，δt
p
为地层纵波时差。
[0013]
可选的，所述基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入所述目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0014]
可选的，所述岩石力学参数模型为：
[0015]er
＝a
×ed-b
[0016]
υr＝c
×
υd d
[0017]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0018]
可选的，所述储层岩石力学指数计算模型为：
[0019][0020]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层
段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数。
[0021]
可选的，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，所述基于单井裂缝发育特征和所述每个深度点的岩石力学指数，对所述目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且所述岩石力学指数小于指数第一阈值，则所述岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且所述岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则所述岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且所述岩石力学指数大于指数第二阈值，则所述岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0022]
第二方面，本发明还提供一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分系统，包括：岩心样品的静态岩石力学参数获取模块，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；动态岩石力学参数获取模块，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；校正的静态岩石力学参数取模块，基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数；岩石力学指数获取模块，基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；岩石力学层划分模块，基于单井裂缝发育特征和所述每个深度点的岩石力学指数，对所述目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0023]
可选的，所述静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，所述分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
[0024]
可选的，所述动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0025][0026][0027]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时差，δt
p
为地层纵波时差。
[0028]
可选的，所述基于所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将所述目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入所述目标层段致密碳
酸盐岩储层的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0029]
可选的，所述岩石力学参数模型为：
[0030]er
＝a
×ed-b
[0031]
υr＝c
×
υd d
[0032]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0033]
可选的，所述储层岩石力学指数计算模型为：
[0034][0035]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数。
[0036]
可选的，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，所述基于单井裂缝发育特征和所述每个深度点的岩石力学指数，对所述目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且所述岩石力学指数小于指数第一阈值，则所述岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且所述岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则所述岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且所述岩石力学指数大于指数第二阈值，则所述岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0037]
本发明的有益效果在于：本发明的致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法通过将岩心样品的静态岩石力学参数和动态岩石力学参数做拟合获得岩石力学参数模型，根据岩石力学参数模型和每个深度点的动态岩石力学参数，获得每个深度点的校正的静态岩石力学参数，根据校正的静态岩石力学参数计算岩石力学指数，根据岩石力学指数和裂缝线密度进行岩石力学层的划分，利用常规测井资料计算获得的岩石力学指数准确度高且计算效率高，进而快速准确可靠地对致密碳酸盐岩储层岩石力学层进行划分。
[0038]
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
[0039]
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0040]
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的流程图。
[0041]
图2示出了示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态杨氏模量和动态泊松比计算结果图。
[0042]
图3示出了出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态杨氏模量与静态杨氏模量拟合关系图。
[0043]
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态泊松比与静态泊松比拟合关系图。
[0044]
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的岩石力学指数计算结果及岩石力学层划分结果图。
[0045]
图6示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分系统的框图。
[0046]
102、岩心样品的静态岩石力学参数获取模块；104、动态岩石力学参数获取模块；106、校正的静态岩石力学参数取模块；108、岩石力学指数获取模块；110、岩石力学层划分模块。
具体实施方式
[0047]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0048]
本发明提供一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法，包括：分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数；基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0049]
具体的，根据储层单井岩心资料，选取实验用目标层段致密碳酸盐岩储层的岩心样品，通过岩石力学实验测定岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。根据储层单井体积密度、横波时差和纵波时差测井资料，计算单井不同深度点的动态杨氏模量和动态泊松比。根据前面获取的静态岩石力学参数和对应深度点动态岩石力学参数结果，分别对静态杨氏模量与动态杨氏模量、静态泊松比与动态泊松比进行线性拟合。根据拟合数学关系，对各深度点通过计算获得的动态杨氏模量和动态泊松比对静态杨氏模量和泊松比进行校正，获得校正后的静态杨氏模量和校正后的静态泊松比。基于校正后的静态杨氏模量和静态泊松比，通过建立的岩石力学指数方程，计算储层各深度点的岩石力学指数。综合单井裂缝发育特征和岩石力学指数，确定岩石力学层划分标准，进行目标层段储层的岩石力学层划分。
[0050]
根据示例性的实施方式，致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法通过将岩心样品的静态岩石力学参数和动态岩石力学参数做拟合获得岩石力学参数模型，根据岩石力学参
数模型和每个深度点的动态岩石力学参数，获得每个深度点的校正的静态岩石力学参数，根据校正的静态岩石力学参数计算岩石力学指数，根据岩石力学指数和裂缝线密度进行岩石力学层的划分，利用常规测井资料计算获得的岩石力学指数准确度高且计算效率高，进而快速准确可靠地对致密碳酸盐岩储层岩石力学层进行划分。
[0051]
作为可选方案，静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
[0052]
具体的，针对目标层段实际钻井获得的岩心，选取多块岩心样品进行三轴岩石力学实验，通过岩石物理分析测试仪器获得各样品对应的静态杨氏模量(es)及静态泊松比(υs)参数。
[0053]
作为可选方案，动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0054][0055][0056]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时差，δt
p
为地层纵波时差。
[0057]
具体的，基于地球物理测井资料数据计算动态杨氏模量和动态泊松比。测井资料包括目标层段致密储层的地层横波时差(δts)、地层纵波时差(δt
p
)和地层体积密度(ρb)测井曲线；
[0058]
基于岩石弹性波动理论，通过地层横波时差(δts)、地层纵波时差(δt
p
)和地层体积密度(ρb)测井曲线分别计算出目标层段致密储层各深度点的动态杨氏模量(ed)和动态泊松比(υd)，分别用下述公式计算；
[0059][0060][0061]
公式中：ρb—地层体积密度，g/cm3；ed—动态弹性模量，gpa；υd—动态泊松比，无量纲；δts—地层横波时差，μs/m；δt
p
—地层纵波时差，μs/m。
[0062]
作为可选方案，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入目标层段致密碳酸盐岩储层
的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0063]
作为可选方案，岩石力学参数模型为：
[0064]er
＝a
×ed-b
[0065]
υr＝c
×
υd d
[0066]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0067]
具体的，动态岩石力学参数与通过对岩样进行静态三轴岩石力学实验得到的静态岩石力学参数之间存在差异。前者易容受钻井条件、数据处理等因素的影响，而在石油工程上后者更能代表岩石的受载条件，因此由数量较少的动态岩石力学参数对连续的静态岩石力学参数进行校正，就可以获得较为准确的连续的岩石力学剖面。
[0068]
为了建立目标层段储层动、静态岩石力学参数的校正模型，对研究区目标层段储层岩心进行了取样，选取了多块有代表性的岩心在室内进行了围压条件下的三轴岩石力学试验，将获得的静态岩石力学参数与通过计算获得的动态岩石力学参数进行了线性回归，获得岩石力学参数模型。将通过计算获得的各个深度点的动态岩石力学参数代入岩石力学参数模型中进行计算，获得的静态岩石力学参数就是岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态岩石力学参数，即校正后的静态杨氏模量(er)和静态泊松比(υr)。例如，通过拟合获得的岩石力学参数模型中的a为0.7622、b为0.8095，c为0.6403、d为0.0179。将各个深度点的动态岩石力学参数分别代入下述公式获得校正的静态岩石力学参数。
[0069]er
＝0.7622e
d-0.8095(r2＝0.8735)
[0070]
υr＝0.6403υd 0.0179(r2＝0.7272)
[0071]
公式中：er为岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态杨氏模量，ed为由密度、纵横波时差计算获得动态杨氏模量，单位均为gpa；υr为岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态泊松比，υd为由地层密度、纵横波时差计算获得动态泊松比，均为无量纲；r2为相关系数。
[0072]
作为可选方案，储层岩石力学指数计算模型为：
[0073][0074]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数。
[0075]
具体的，杨氏模量(e)反映岩石的刚性特征，泊松比(υ)反映岩石的横向变形特征。通常，岩石的杨氏模量(e)越大、泊松比(υ)越小，岩石越偏脆性且越易破裂。为了综合应用杨氏模量和泊松比的特征来表示岩石的力学性质，建立了储层岩石力学指数计算模型，表达式如下：
[0076][0077]
公式中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层第多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值，单位为gpa；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层第多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值，无量纲；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数，岩石力学指数越大，岩石越偏脆性且越易破裂，无量纲。
[0078]
作为可选方案，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第一阈值，则岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且岩石力学指数大于指数第二阈值，则岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0079]
具体的，储层裂缝发育特征与储层岩石力学特征的分布关系密切，从某种程度来说，储层的岩石力学特征控制了储层天然裂缝的发育特征和分布规律，即岩石微观断裂机理和宏观破裂形态是岩石力学层的具体表现。因此，从岩石力学层对天然裂缝发育的控制机理出发，综合目标层段天然裂缝发育特征和岩石力学指数，建立单井岩石力学层划分标准。不同的岩石力学层有不同的裂缝数，进而不同的岩石力学层代表裂缝的发育程度不同，根据岩石力学层，有利于进行裂缝的预测分析。
[0080]
储层岩石力学层划分标准基于裂缝线密度和岩石力学指数两方面因素，裂缝线密度由成像测井资料获得，基于裂缝的发育程度与裂缝线密度和岩石力学指数的关系，从关系图中确定线密度第一阈值、线密度第二阈值、指数第一阈值和指数第二阈值。将单井岩石力学层划分为三类，即第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，划分标准如下：
[0081]
第一类岩石力学层：裂缝线密度小于1.0条/m且岩石力学指数小于20；
[0082]
第二类岩石力学层：裂缝线密度大于1.0条/m且小于3.5条/m且岩石力学指数大于20且小于43；
[0083]
第三类岩石力学层：裂缝线密度大于3.5条/m且岩石力学指数大于43。
[0084]
在一个示例中，可以根据裂缝线密度、裂缝开度和岩石力学指数三方面因素对岩石力学层进行划分。
[0085]
本发明还提供一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分系统，包括：岩心样品的静态岩石力学参数获取模块，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；动态岩石力学参数获取模块，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；校正的静态岩石力学参数取模块，基于目标层段致
密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数；岩石力学指数获取模块，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；岩石力学层划分模块，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0086]
具体的，根据储层单井岩心资料，选取实验用目标层段致密碳酸盐岩储层的岩心样品，通过岩石力学实验测定岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。根据储层单井体积密度、横波时差和纵波时差测井资料，计算单井不同深度点的动态杨氏模量和动态泊松比。根据前面获取的静态岩石力学参数和对应深度点动态岩石力学参数结果，分别对静态杨氏模量与动态杨氏模量、静态泊松比与动态泊松比进行线性拟合。根据拟合数学关系，对各深度点通过计算获得的动态杨氏模量和动态泊松比对静态杨氏模量和泊松比进行校正，获得校正后的静态杨氏模量和校正后的静态泊松比。基于校正后的静态杨氏模量和静态泊松比，通过建立的岩石力学指数方程，计算储层各深度点的岩石力学指数。综合单井裂缝发育特征和岩石力学指数，确定岩石力学层划分标准，进行目标层段储层的岩石力学层划分。
[0087]
根据示例性的实施方式，致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法通过将岩心样品的静态岩石力学参数和动态岩石力学参数做拟合获得岩石力学参数模型，根据岩石力学参数模型和每个深度点的动态岩石力学参数，获得每个深度点的校正的静态岩石力学参数，根据校正的静态岩石力学参数计算岩石力学指数，根据岩石力学指数和裂缝线密度进行岩石力学层的划分，利用常规测井资料计算获得的岩石力学指数准确度高且计算效率高，进而快速准确可靠地对致密碳酸盐岩储层岩石力学层进行划分。
[0088]
作为可选方案，静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
[0089]
具体的，针对目标层段实际钻井获得的岩心，选取多块岩心样品进行三轴岩石力学实验，通过岩石物理分析测试仪器获得各样品对应的静态杨氏模量(es)及静态泊松比(υs)参数。
[0090]
作为可选方案，动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0091][0092][0093]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时差，δt
p
为地层纵波时差。
[0094]
具体的，基于地球物理测井资料数据计算动态杨氏模量和动态泊松比。测井资料
包括目标层段致密储层的地层横波时差(δts)、地层纵波时差(δt
p
)和地层体积密度(ρb)测井曲线；
[0095]
基于岩石弹性波动理论，通过地层横波时差(δts)、地层纵波时差(δt
p
)和地层体积密度(ρb)测井曲线分别计算出目标层段致密储层各深度点的动态杨氏模量(ed)和动态泊松比(υd)，分别用下述公式计算；
[0096][0097][0098]
公式中：ρb—地层体积密度，g/cm3；ed—动态弹性模量，gpa；υd—动态泊松比，无量纲；δts—地层横波时差，μs/m；δt
p
—地层纵波时差，μs/m。
[0099]
作为可选方案，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0100]
作为可选方案，岩石力学参数模型为：
[0101]er
＝a
×ed-b
[0102]
υr＝c
×
υd d
[0103]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0104]
具体的，动态岩石力学参数与通过对岩样进行静态三轴岩石力学实验得到的静态岩石力学参数之间存在差异。前者易容受钻井条件、数据处理等因素的影响，而在石油工程上后者更能代表岩石的受载条件，因此由数量较少的动态岩石力学参数对连续的静态岩石力学参数进行校正，就可以获得较为准确的连续的岩石力学剖面。
[0105]
为了建立目标层段储层动、静态岩石力学参数的校正模型，对研究区目标层段储层岩心进行了取样，选取了多块有代表性的岩心在室内进行了围压条件下的三轴岩石力学试验，将获得的静态岩石力学参数与通过计算获得的动态岩石力学参数进行了线性回归，获得岩石力学参数模型。将通过计算获得的各个深度点的动态岩石力学参数代入岩石力学参数模型中进行计算，获得的静态岩石力学参数就是得到了岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态岩石力学参数，即校正后的静态杨氏模量(er)和静态泊松比(υr)。例如，通过拟合获得的岩石力学参数模型中的a为0.7622、b为0.8095，c为0.6403、d为0.0179。将各个深度点的动态岩石力学参数分别代入下述公式获得校正的静态岩石力学参数。
[0106]er
＝0.7622e
d-0.8095(r2＝0.8735)
[0107]
υr＝0.6403υd 0.0179(r2＝0.7272)
[0108]
公式中：er为岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态杨氏模量，ed为由密度、纵横波时差计算获得动态杨氏模量，单位均为gpa；υr为岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正后的静态泊松比，υd为由地层密度、纵横波时差计算获得动态泊松比，均为无量纲；r2为相关系数。
[0109]
作为可选方案，储层岩石力学指数计算模型为：
[0110][0111]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数。
[0112]
具体的，杨氏模量(e)反映岩石的刚性特征，泊松比(υ)反映岩石的横向变形特征。通常，岩石的杨氏模量(e)越大、泊松比(υ)越小，岩石越偏脆性且越易破裂。为了综合应用杨氏模量和泊松比的特征来表示岩石的力学性质，建立了储层岩石力学指数计算模型，表达式如下：
[0113][0114]
公式中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层第多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值，单位为gpa；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层第多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值，无量纲；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数，岩石力学指数越大，岩石越偏脆性且越易破裂，无量纲。
[0115]
作为可选方案，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第一阈值，则岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且岩石力学指数大于指数第二阈值，则岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0116]
具体的，储层裂缝发育特征与储层岩石力学特征的分布关系密切，从某种程度来说，储层的岩石力学特征控制了储层天然裂缝的发育特征和分布规律，即岩石微观断裂机
理和宏观破裂形态是岩石力学层的具体表现。因此，从岩石力学层对天然裂缝发育的控制机理出发，综合目标层段天然裂缝发育特征和岩石力学指数，建立单井岩石力学层划分标准。
[0117]
储层岩石力学层划分标准基于裂缝线密度和岩石力学指数两方面因素裂缝线密度由成像测井资料获得，将单井岩石力学层划分为三类，即第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，划分标准如下：
[0118]
第一类岩石力学层：裂缝线密度小于1.0条/m且岩石力学指数小于20；
[0119]
第二类岩石力学层：裂缝线密度大于1.0条/m且小于3.5条/m且岩石力学指数大于20且小于43；
[0120]
第三类岩石力学层：裂缝线密度大于3.5条/m且岩石力学指数大于43。
[0121]
在一个示例中，可以根据裂缝线密度、裂缝开度和岩石力学指数三方面因素对岩石力学层进行划分。
[0122]
实施例一
[0123]
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的流程图。图2示出了示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态杨氏模量和动态泊松比计算结果图。图3示出了出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态杨氏模量与静态杨氏模量拟合关系图。图4示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的动态泊松比与静态泊松比拟合关系图。图5示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法的岩石力学指数计算结果及岩石力学层划分结果图。
[0124]
结合图1、图2图3、图4和图5所示，该致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分方法，包括：
[0125]
步骤1：分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；
[0126]
其中，静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
[0127]
步骤2：分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；
[0128]
其中，动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0129][0130][0131]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时差，δt
p
为地层纵波时差。
[0132]
步骤3：基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应
的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数；
[0133]
其中，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0134]
其中，岩石力学参数模型为：
[0135]er
＝a
×ed-b
[0136]
υr＝c
×
υd d
[0137]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0138]
步骤4：基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；
[0139]
其中，储层岩石力学指数计算模型为：
[0140][0141]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的岩石力学指数。
[0142]
步骤5：基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0143]
其中，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第一阈值，则岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且岩石力学指数大于指数第二阈值，则岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0144]
以我国塔河油田某区块致密碳酸盐岩储层为例，针对目标层段实际钻井获得的岩心，全区选取15块岩心样品在室内进行了围压条件下的进行了三轴岩石力学实验三轴抗压
实验模拟地层平均深度的上覆层有效应力为55mpa，通过岩石物理分析测试仪器获得各样品对应的静态杨氏模量(es)及静态泊松比(υs)参数。根据测井资料中的地层横波时差(δts)、地层纵波时差(δt
p
)和地层体积密度(ρb)测井曲线分别计算出目标层段致密储层岩心样品对应深度点的动态杨氏模量(ed)和动态泊松比(υd)。将获得的静态岩石力学参数与动态岩石力学参数进行了线性回归，获得岩石力学参数模型。根据上述岩石力学参数模型，得到了岩石在不同测井深度对应的岩石应力条件下校正的的静态岩石力学参数，即校正的静态杨氏模量(er)和校正的静态泊松比(υr)，将每个深度点计算出来的动态杨氏模量(ed)和动态泊松比(υd)代入岩石力学参数模型获得每个深度点校正的静态杨氏模量(es)及校正的静态泊松比(υs)参数，将每个深度点校正的静态杨氏模量(es)及校正的静态泊松比(υs)参数代入储层岩石力学指数计算模型，获得每个深度点的岩石力学指数，根据岩石力学指数和裂缝线密度，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0145]
实施例二
[0146]
图6示出了根据本发明的一个实施例的一种致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分系统的框图。
[0147]
如图6所示，该致密碳酸盐岩储层岩石力学层划分系统，包括：
[0148]
岩心样品的静态岩石力学参数获取模块102，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数；
[0149]
动态岩石力学参数获取模块104，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态岩石力学参数；
[0150]
校正的静态岩石力学参数取模块106，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数；
[0151]
岩石力学指数获取模块108，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数及储层岩石力学指数计算模型，分别计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的岩石力学指数；
[0152]
岩石力学层划分模块110，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分。
[0153]
其中，静态岩石力学参数包括静态杨氏模量和静态泊松比，分别获取目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数包括：通过岩石物理分析测试仪器分别测定目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态杨氏模量和静态泊松比。
[0154]
其中，动态岩石力学参数包括动态杨氏模量和动态泊松比，分别通过下述公式计算目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品对应的深度点的动态杨氏模量和动态泊松比；
[0155][0156][0157]
其中：ed为动态杨氏模量，υd为动态泊松比，ρb为地层体积密度，δts为地层横波时
差，δt
p
为地层纵波时差。
[0158]
其中，基于目标层段致密碳酸盐岩储层每个岩心样品的静态岩石力学参数、对应的深度点的动态岩石力学参数和目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数，获取目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点校正的静态岩石力学参数包括：将目标层段致密碳酸盐岩储层多个岩心样品的静态岩石力学参数和对应的深度点的动态岩石力学参数做线性拟合，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型；将目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的动态岩石力学参数代入目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学参数模型，获得目标层段致密碳酸盐岩储层的每个深度点校正的静态岩石力学参数。
[0159]
其中，岩石力学参数模型为：
[0160]er
＝a
×ed-b
[0161]
υr＝c
×
υd d
[0162]
其中：er为静态杨氏模量，ed为动态杨氏模量，υr为静态泊松比，υd为动态泊松比，a、b为系数，c、d为常数。
[0163]
其中，储层岩石力学指数计算模型为：
[0164][0165]
其中：e
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态杨氏模量，e
rmin
、e
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态杨氏模量的最小值和最大值；υ
ri
为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点校正的静态泊松比，υ
rmin
、υ
rmax
分别为目标层段致密碳酸盐岩储层多个深度点校正的静态泊松比的最小值和最大值；rmii为目标层段致密碳酸盐岩储层第i个深度点的岩石力学指数。
[0166]
其中，岩石力学层包括第一类岩石力学层、第二类岩石力学层和第三类岩石力学层，基于单井裂缝发育特征和每个深度点的岩石力学指数，对目标层段致密碳酸盐岩储层的岩石力学层进行划分包括：根据测井资料获得目标层段致密碳酸盐岩储层每个深度点的裂缝线密度；若裂缝线密度小于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第一阈值，则岩石力学层为第一类岩石力学层；若裂缝线密度小于线密度第二阈值且大于线密度第一阈值且岩石力学指数小于指数第二阈值且大于指数第一阈值，则岩石力学层为第二类岩石力学层；若裂缝线密度大于线密度第二阈值且岩石力学指数大于指数第二阈值，则岩石力学层为第三类岩石力学层。
[0167]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。