[发明专利]一种基于声波波速测试的泥页岩水化损伤定量评价方法

说明书

本发明公开了一种基于声波波速测试的泥页岩水泥损伤定量评价方法，涉及非常规油气勘探与开发技术领域。本发明先对钻取的岩样干燥后筛选出至少3个纵横波波速相近的岩样形成岩样组，计算岩样组的初始平均纵横波波速和密度，计算出初始动态弹性模量；将岩样组进行浸泡，每间隔t时间取出，计算出浸泡后岩样的含水量和动态弹性模量；计算出岩样组的损伤变量；采用非线性拟合方法拟合得到泥页岩含水量演化方程和泥页岩水化损伤演化方程。本发明考虑了自由水侵入引起的岩样质量变化对水化损伤的影响，同时，还考虑了钻井井筒压力和井筒温度的影响，克服了已有方法存在的不足，能够更加真实的反映泥页岩水化损伤过程，而且该方法更加简便、经济、实用。

技术领域

本发明涉及非常规油气勘探与开发技术领域，更具体地说涉及一种基于声波波速测试的泥页岩水化损伤定量评价方法。

背景技术

泥页岩矿物组成中富含黏土矿物，黏土矿物通常具有较强的水敏性。钻井过程中，钻井液滤液与泥页岩接触后，将发生页岩水化反应，主要是由于泥页岩中水敏性黏土矿物水化所致，黏土水化后将引起泥页岩岩石膨胀或分散，进而影响泥页岩井壁稳定，导致井壁坍塌失稳，极容易引起钻井卡钻、埋钻等井下复杂事故，严重时甚至导致井眼报废，造成巨大的经济损失。

维持泥页岩井壁稳定，通常需要钻井液具备三方面的要素：合理的钻井液密度、足够的钻井液抑制性和足够的钻井液封堵能力，而这3个要素的合理范围难以确定，其主要原因在于缺乏准确测量和评价钻井液引起的水化效应。

马天寿和陈平(2014)提出了一种基于CT扫描技术的页岩水化细观损伤特性定量评价方法【马天寿,陈平.基于CT扫描技术研究页岩水化细观损伤特性[J].石油勘探与开发,2014,41(2):227-233.】。他们通过开展不同水化阶段样品3个断面的CT扫描实验，分析了页岩水化细观损伤特性。但是，该方法仅仅考虑了不同水化周期下的损伤变量演化规律，并未考虑自由水侵入、井下环境温度和压力的影响，即没能考虑岩样质量变化、钻井井筒压力和井筒温度的影响，使得测试结果并不能完全反映泥页岩在井下的水化导致的水化损伤。同时，该方法以三个不同断面的CT图像为依据，对不同水化阶段CT断面图像定位精度要求极高，如果所对比的三个断面并不在同一位置，将对测试结果产生巨大影响，这非常不利于实际操作，而且CT扫描测试非常昂贵，这也限制了这种方法的推广使用。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种基于声波波速测试的泥页岩水化损伤定量评价方法，本发明的发明目的在于解决上述现有技术中对泥页岩水化损伤定量评价对操作精度要求高，操作复杂，成本较高的问题。本发明的基于声波波速测试的泥页岩水化损伤定量评价方法考虑了自由水侵入引起的岩样质量变化对水化损伤的影响，同时，还考虑了钻井井筒压力和井筒温度的影响，克服了已有方法存在的不足，能够更加真实的反映泥页岩水化损伤过程，而且该方法更加简便、经济、实用。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于声波波速测试的泥页岩水化损伤定量评价方法，包括以下步骤：

步骤S10、钻取至少三个泥页岩圆柱形岩样，并放入45-60℃恒温干燥箱中干燥24h，干燥完成后取出，测量岩样密度，然后放入干燥皿中备用；

步骤S20、采用岩石声波参数测试仪测试全部泥页岩圆柱形岩样的纵波波速和横波波速；筛选出至少3个纵波波速相近且横波波速相近的岩样形成岩样组，用于泥页岩水化实验；同时记录岩样组内各干岩样的质量、纵波波速和横波波速，计算筛选出的岩样组的初始平均质量、初始平均纵波波速和初始平均横波波速，通过岩样组的初始平均纵波波速、初始平均横波波速和密度，计算出岩样组的初始动态弹性模量；

步骤S30、将步骤S20中筛选出的岩样组进行浸泡，进行高温高压泥页岩水化模拟实验，每间隔t时间取出浸泡的岩样，测量浸泡t时间后的岩样组中各岩样的质量、纵波波速和横波波速，求取岩样组在相同浸泡时间t内的平均质量、平均纵波波速和平均横波波速，并计算出浸泡t时间后岩样组的含水量和动态弹性模量；