一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法及系统

技术特征：
1.一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法，其特征在于，包括步骤：步骤100、通过打磨模块对待测井位置的井壁进行抛光打磨，降低待测井位置的井壁粗糙度；步骤200、随后通过压划痕装置沿井体轴向匀速运动的过程中对待测井位置的井壁施加轴向载荷和径向载荷在井壁表面留下压痕或划痕；步骤300、利用测井仪器在跟随压划痕装置沿井体轴向匀速运动的过程中采集包括井径、壁面粗糙度、压划痕垂向载荷、压划痕水平载荷以及压划痕垂向位移的测井参数，并获取井壁面的外貌图像和压划痕形态特征；步骤400、利用差分原理，将步骤300获取的测井参数均一化到井壁的周向表面，形成待测井位置的井壁云图，并通过井壁云图的灰度值判定待测井位置的储层特征。2.根据权利要求1所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法，其特征在于，通过打磨模块、轴径载荷施加装置以及测井仪器在待测井位置的三次测井过程实现步骤100至步骤400，其中，第一次测井过程：打磨模块对待测井位置进行打磨，随后压划痕装置对待测井位置的井壁施加不产生压划痕的恒定轴向载荷和径向载荷，利用测井仪器获取待测井位置的井壁在打磨模块打磨后的初始粗糙度；第二次测井过程：打磨模块对待测井位置的井体进行不产生直径扩大的打磨，压划痕装置对待测井位置的井壁施加产生压划痕的线性增加的轴向载荷和径向载荷，产生压划痕，并获得步骤300中所有的测井参数；第三次测井过程：打磨模块对待测井位置的进行设定的井体直径扩大数值的打磨，压划痕装置对待测井位置的井壁施加不产生压划痕的恒定轴向载荷和径向载荷，获取经过打磨模块打磨后的待测井位置的井壁的压划痕残余参数。3.根据权利要求2所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法，其特征在于，在第二次测井过程和第三次测井过程之间进行补充测井过程：打磨模块对待测井位置的井体进行不产生直径扩大的打磨，压划痕装置对待测井位置的井壁施加产生压划痕的线性减小的轴向载荷和径向载荷，且压划痕装置对待测井位置的井壁施加产生压划痕的轴向载荷和径向载荷的初始值与所述的第二次测井过程中压划痕装置对待测井位置的井壁施加产生压划痕的线性增加的轴向载荷和径向载荷的最大值相同。4.根据权利要求2所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法，其特征在于，所述三次测井过程对于待测井位置的井壁压痕或划痕的测量中包括设备往返的两个过程的测量；其中，在三次测井往返过程中均获得40条压划痕装置的位移与压力的包络线，所述的包络线组成横轴为压划痕装置对待测井位置的井壁施加产生压划痕的轴向载荷和径向载荷与井壁之间的角度数，纵轴为压划痕装置的位移的包络图；利用包络图计算获得待测井位置的井体内壁的岩石的断裂韧性和硬度，并通过局部差值算法获得井壁岩石的强度精细化表征。5.一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井系统，用于实现权利要求1-4任意一项所述的基于测量页岩井壁静态力学参数的测井方法，其特征在于，
包括顺次连接的打磨模块（1）、驱动模块（2）、液压扶正模块（3）、压划痕装置（4）、井径测量模块（6）以及测井数据采集处理模块，所述测井数据采集处理模块电性连接所述液压扶正模块（3）、压划痕装置（4）以及井径测量模块（6）；所述驱动模块（2）用于驱动所述测井系统沿井体的轴向匀速运动，并驱动所述打磨模块（1）工作对待测井位置的井壁进行打磨；所述压划痕装置（4）用于对待测井位置的井壁进行设定载荷的轴向载荷和径向载荷的施加，进而在井壁表面产生压划痕，并对应记录压划痕过程中的井壁岩石相对压力、压痕深度以及压划痕特征之间的关系；所述液压扶正模块（3）用于保持所述压划痕装置（4）在沿着井体的轴向移动过程中的轴心和井体的轴心保持一致；所述井径测量模块（6）包括两组方向相反的测量臂结构，所述测量臂结构用于跟随待测井位置的井壁直径变化而变化，来获得井体直径数据；所述测井数据采集处理模块包括测井环境数据监测单元和数据处理单元；其中，测井环境数据监测单元采集的数据包括井壁压划痕形态图像数据、井体流体压力、井体温度以及压划痕装置（4）的轴向位移、水平位移、轴向载荷和水平载荷；所述的数据处理模块根据测井环境数据监测单元采集的数据绘制待测井位置的待测井位置的井壁云图。6.根据权利要求5所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井系统，其特征在于，所述测井数据采集处理模块连接有推进测距模块（7），所述推进测距模块（7）包括通过弹簧（8）连接在所述测井数据采集处理模块上的轴杆（9），所述测井数据采集处理模块根据所述弹簧（8）的弹性系数测量所述测井系统的移动距离。7.根据权利要求6所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井系统，其特征在于，所述推进测距模块（7）包括连接所述井径测量模块（6）的伸缩杆装置（10）以及用于推动所述伸缩杆装置（10）带动所述打磨模块（1）向井内匀速移动的推进控制装置（5）。8.根据权利要求7所述的一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井系统，其特征在于，所述伸缩杆装置（10）包括相互滑动套接的第一套管（101）和第二套管（102），所述的第一套管（101）通过弹簧（8）连接所述测井数据采集处理模块上的轴杆（9），所述第二套管（102）通过第二弹簧（103）连接所述推进控制装置（5）。

技术总结
本发明公开了一种基于测量页岩井壁静态力学参数的测井系统，包括顺次连接的打磨模块、驱动模块、液压扶正模块、压划痕装置、井径测量模块以及测井数据采集处理模块，所述测井数据采集处理模块电性连接所述液压扶正模块、压划痕装置以及井径测量模块；其测井方法包括测量井壁粗糙度、留下划痕及测量划痕深度的步骤。本发明能够连续获取钻井壁岩石的静态力学参数剖面，形成了以测量页岩井壁静态力学参数为核心，配合随钻录井岩屑间歇压痕矫正的技术系统。该装置操作简单，成本低，有望成为一种重要的新型测井技术，作为传统测井技术的一种重要补充，为可压性、井壁稳定及地应力评估提供有力支撑。有力支撑。有力支撑。


技术研发人员：杨柳 蔡建超 韩振川 王奉超 雍成振 王永亮 赵梓宁
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/12/5