碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及专用于深部复杂碳酸盐岩或缝洞型发育地层钻井，以便取得缝洞型碳 酸盐岩声-力学响应特征的方法或设备技术领域，特别是涉及一种碳酸盐岩地层孔隙压力 测试方法和装置。
【背景技术】
[0002] 世界范围内，碳酸盐岩油藏储量占已探明石油储量的52%，占油气总产量的60%。 我国目前主力区块的海相碳酸盐地层以碳酸盐岩缝洞性油气藏为主，岩性非均质性强，裂 缝溶洞发育，油气层埋藏深多压力系统共存、钻井地质环境因素识别难度大、易漏、储层损 害严重，引起事故的主要原因之一就是不能准确的确定碳酸盐岩地层孔隙压力，严重制约 了我国石油勘探开发的力度。
[0003] 海相碳酸盐岩裂缝、溶孔、溶洞发育，地层孔隙压力和地应力分布差异极大、规律 性差、不确定性强等复杂特征，导致地球物探、地震资料品质差，对其地质环境、岩体力学特 征参数、地层压力系统难以准确识别和预测，钻井过程中可预知性差，致使钻井过程成功率 低，严重制约油气勘探开发的进程。
[0004] 目前采用碎肩岩"沉积压实理论"进行，多数利用声波速度和地球物理资料来进行 地层压力预测，但在理论上尚未取得实质性突破。
[0005] 对缝洞性碳酸盐岩地层孔隙压力预测问题采用室内模拟缝洞性碳酸盐岩孔隙压 力条件下声学与力学响应特征分析，原始地层缝洞性碳酸盐岩个体差异性巨大，很难对裂 缝、孔洞结构进行描述精细描述。研究缝洞性碳酸盐岩声学、力学响应特征的一种较好的方 法就是利用制备模拟不同裂缝、孔隙特征的人工制备试样。
[0006] 目前，采用天然缝洞性碳酸盐岩存在一下问题：
[0007] 由于裂缝性碳酸盐岩沉积过程中环境复杂，且经历多次构造运动，所取各试样间 的差异性巨大，并且内部的裂缝分布、孔隙发育程度不易掌握，如采用大型工业CT进行无损 检测，费用昂贵，难以承受，如采用原岩样品进行声学与力学响应特征测试，试验结果的可 比性将大大降低，不利于对规律性性认识的总结与分析。
[0008] 综上所述，采用天然碳酸盐岩试样进行试验测试，存在很多无法克服的先天不足， 试验结果的准确性很难把握。
【发明内容】
[0009] 有鉴于此，本发明提供一种碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法和装置，该方法利用 不同的缝洞性碳酸盐岩模型的试验数据，和，碳酸盐岩地层声波测井数据，由图表即可得到 碳酸盐岩实际地层孔隙压力，其试验准确度高。
[0010] 为了达到上述第一个目的，本发明提供的碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法的技术 方案如下：
[0011] 本发明提供的碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法包括以下步骤：
[0012]制备不同的缝洞性碳酸盐岩模型；
[0013] 将所述不同的缝洞性碳酸盐岩模型分别置于岩石力学试验机中；
[0014] 在温度、围压固定，孔隙压力变化的条件下，利用声波测试所述不同的缝洞性碳酸 盐岩模型，得到不同孔隙压力时，由每个所述缝洞性碳酸盐岩模型的轴向应力、横波、纵波 之间的关系构成的标准曲线簇；
[0015] 利用碳酸盐岩地层声波测井数据，得到实际碳酸盐岩地层的轴向应力、横波、纵波 之间的关系的测量曲线；
[0016] 将所述测量曲线与所述标准曲线簇进行比对，认定所述标准曲线簇中与所述测量 曲线最接近的曲线对应的缝洞性碳酸盐岩模型的地层孔隙压力为所述实际碳酸盐岩地层 的孔隙压力。
[0017] 本发明提供的碳酸盐岩地层孔隙压力测试方法还可采用以下技术措施进一步实 现。
[0018] 作为优选，所述轴向应力、横波、纵波之间的关系包括，轴向应力与横波之间的关 系，和/或，轴向应力与纵波之间的关系，和/或，横波与纵波之间的关系。
[0019] 作为优选，针对同一缝洞性碳酸盐岩模型的同一孔隙压力条件，所述缝洞性碳酸 盐岩模型的轴向应力、横波、纵波之间的关系的标准曲线绘制在同一图表中。
[0020] 作为优选，针对同一缝洞性碳酸盐岩模型的不同孔隙压力条件，所述缝洞性碳酸 盐岩模型的轴向应力、横波、纵波之间的关系的标准曲线绘制在同一图表中，所述不同孔隙 压力条件用不同的图例进行区分。
[0021] 作为优选，针对不同缝洞性碳酸盐岩模型的同一孔隙压力条件，所述缝洞性碳酸 盐岩模型的轴向应力、横波、纵波之间的关系的标准曲线绘制在同一图表中，所述不同缝洞 性碳酸盐岩模型用不同的图例进行区分。
[0022] 作为优选，在所述同一图标中，所述轴向应力为横坐标，所述横波为第一纵坐标， 所述纵波为第二纵坐标。
[0023]作为优选，所述孔隙压力、轴向应力、横波、纵波数据是通过数据采集模块采集得 到的；和/或，所述标准曲线簇是通过曲线绘制模块绘制得到的；和/或，将所述测量曲线与 所述标准曲线簇进行比对是通过比较模块比较得到的；和/或，认定所述标准曲线簇中与所 述测量曲线最接近的曲线对应的缝洞性碳酸盐岩模型的地层孔隙压力为所述实际碳酸盐 岩地层的孔隙压力是通过判断模块得到的。
[0024]作为优选，缝洞性碳酸盐岩模型为标准试样，所述标准试样的直径为50mm，高度为 100mm〇
[0025] 作为优选，所述缝洞性碳酸盐岩模型包括骨料、孔洞模拟件、岩体裂缝模拟件；
[0026] 所述骨料各组分的质量份数比为，水泥：石英砂：重晶石粉：水=(2~3) :(1.5~ 2.5):(0.5~1):(0.4~1);
[0027] 所述孔洞模拟件分布于所述骨料中；
[0028] 所述岩体裂缝模拟件也分布于所述骨料中。
[0029]作为优选，所述岩体裂缝模拟件为硫酸纸，或者，草图纸。
[0030] 作为优选，所述孔洞模拟件为球状物。
[0031] 作为优选，所述球状物是粒径不同的聚苯乙烯颗粒。
[0032] 作为优选，其特征在于，包括以下步骤：
[0033] 将所述骨料、孔洞模拟件、岩体裂缝模拟件按照分布规律填满于一模具中；
[0034]在预定的温度和湿度条件下静置预定时间，使得所述骨料之间充分发生物理反应 和化学反应；
[0035] 拆除所述模具，得到所述缝洞性碳酸盐岩模型。
[0036] 作为优选，将所述骨料、孔洞模拟件、岩体裂缝模拟件按照分布规律填满于一模具 中的步骤之前，还包括在所述模具内壁上涂刷润滑剂的步骤。
[0037] 作为优选，将所述骨料、孔洞模拟件、岩体裂缝模拟件按照分布规律填满于一模具 中包括以下步骤：
[0038]准备所述骨料和孔洞模拟件，并充分搅拌所述骨料和孔洞模拟件，使所述骨料和 孔洞模拟件形成拌合物；
[0039] 将所述拌合物分层加入到所述模具中；
[0040] 将所述裂缝模拟件加入到所述拌合物的层与层之间。
[0041] 作为优选，将所述拌合物分层加入到所述模具中时，每层所述拌合物加入完成后， 还包括对已经加入的所述拌合物进行夯实的步骤。
[0042]作为优选，对已经加入的所述拌合物进行夯实的步骤完成后，还包括打毛的步骤。
[0043] 作为优选，将所述拌合物分层加入到所述模具中的步骤是通过将所述拌合物在所 述模具中铺平的方式实现的。
[0044] 作为优选，将所述骨料、孔洞模拟件、岩体裂缝模拟件按照分布规律填满于一模具 中的步骤之后，还包括将超出所述模型开口面的拌合物刮除的步骤。
[0045] 作为优选，将超出所述模型开口面的拌合物刮除的步骤完成后，还包括平整的步 骤。
[0046] 作为优选，在所述平整的步骤完成后，还包括夯实的步骤，经过所述夯实的步骤之 后，暴露在外的所述拌合物形成一平整面。
[0047]为了达到上述第二个目的，本发明提供的碳酸盐岩地层孔隙压力测试装置的技术 方案如下：
[0048]本发明提供的碳酸盐岩地层孔隙压力测试装置包括岩石力学试验机、数据采集模 块、曲线绘制模块、比较模块、判断模块，
[0049] 所述岩石力学试验机用于加载不同的缝洞性碳酸盐岩模型，提供温度、围压固定， 孔隙压力变化的试验条件；
[0050] 所述数据采集