一种多尺度天然裂缝刚度系数的计算方法及装置与流程

本说明书涉及岩石物理，尤其是涉及一种多尺度天然裂缝刚度系数的计算方法及装置。

背景技术：

1、随着油气勘探的不断深入，常规石油天然气资源增储增产难度越来越大，非常规油气资源的战略地位日趋重要，非常规油气资源的储层具有渗透性低、渗流能力差的特点，在常规压裂技术不满足获得理想产能的情况下，需要进一步对非常规油气资源的储层压裂以形成高渗透通道，又由于非常规油气资源的储层普遍具有多尺度天然裂缝，天然裂缝的刚度系数是确定合理压裂施工过程的重要前提，因此准确获取天然裂缝的刚度系数对非常规油气资源的开采至关重要，目前天然裂缝的刚度系数的测量主要通过测量室内岩心或者对原位露头岩石开展直剪试验获得，然而测量室内岩心的方法中获取完整岩心的困难程度大，对原位露头岩石开展直剪试验中的露头岩石只能反映一部分地下真实储层中天然裂缝性质，对于天然裂缝整体而言测量准确率的局限性大，因此现在亟需一种针对多尺度天然裂缝刚度系数的计算方法，以高效准确测算多尺度天然裂缝的刚度系数。

技术实现思路

1、鉴于目前测量天然裂缝刚度系数测量过程复杂且测量准确率存在局限性，提出了本方案以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、一方面，本说明书的一些实施例的目的在于提供一种方法，所述方法包括：

3、获取目标水平井和天然裂缝的位置关系，并确定所述天然裂缝与所述目标水平井的井筒夹角在第一区间的第一施工段；

4、对所述目标水平井进行压裂施工，并确定所述压裂施工时压裂排量在第二区间的第二施工段；

5、根据所述第一施工段和所述第二施工段重叠部分确定第三施工段；

6、监测得到所述第三施工段中所述目标水平井和所述天然裂缝所在地层的微地震数据；

7、以天然裂缝所在面为基准面，筛选去除所述微地震数据中微地震事件点与对应基准面的距离大于第一阈值的微地震事件点；

8、根据筛选后的微地震数据计算天然裂缝的破裂面积；

9、测量所述目标水平井的套管变形量；

10、根据所述套管变形量和所述天然裂缝的破裂面积计算得到天然裂缝的刚度系数。

11、进一步地，所述第一区间为15°-60°；所述第二区间为18m3/min-22m3/min。

12、进一步地，计算所述天然裂缝与所述目标水平井的井筒夹角，包括，

13、通过以下公式得到所述天然裂缝与所述目标水平井的井筒夹角：

14、

15、其中，σ1为水平最大地应力，σ2为水平最小地应力，sw为天然裂缝的内聚力，uw为弱面的内摩擦系数，为天然裂缝的法向与水平最大地应力的夹角，即水平井筒与天然裂缝夹角。

16、进一步地，所述监测得到所述第三施工段中所述目标水平井和所述天然裂缝所在地层的微地震数据，包括：

17、利用地震检波器测量所述第三施工段的地震信号；

18、对所述地震信号进行波形聚类分析预处理以压制噪声；

19、将预处理后的地震信号输入至微地震定位成像算法中得到所述微地震数据；

20、所述微地震数据包含多个微地震事件点，每个微地震事件点通过对应的空间位置和地震矩共同表示。

21、进一步地，对所述地震信号进行波形聚类分析预处理，包括，对每一个地震检波器接收到的地震信号的初至到时规律、频谱特征以及偏振特征进行聚类分析以区分并剔除噪声信号。

22、进一步地，所述根据所述套管变形量和所述天然裂缝的破裂面积计算得到天然裂缝的刚度系数，包括：

23、利用如下公式计算天然裂缝的刚度系数：

24、

25、其中，mi为单个微地震事件点的地震矩，n为所有微地震事件点的数量，m0为所有微地震事件点的总地震矩，u为天然裂缝的刚度系数，a为天然裂缝的破裂面积，d为天然裂缝滑移量。

26、另一方面，本说明书的一些实施例还提供一种多尺度天然裂缝刚度系数的计算装置，所述装置包括：

27、获取模块，用于获取目标水平井和天然裂缝的位置关系，并确定所述天然裂缝与所述目标水平井的井筒夹角在第一区间的第一施工段；

28、压裂模块，用于对所述目标水平井进行压裂施工，并确定所述压裂施工时压裂排量在第二区间的第二施工段；

29、施工段确定模块，用于根据所述第一施工段和所述第二施工段重叠部分确定第三施工段；

30、监测模块，用于监测得到所述第三施工段中所述目标水平井和所述天然裂缝所在地层的微地震数据；

31、筛选模块，用于以天然裂缝所在面为基准面，筛选去除所述微地震数据中微地震事件点与对应基准面的距离大于第一阈值的微地震事件点；

32、破裂面积计算模块，用于根据筛选后的微地震数据计算天然裂缝的破裂面积；

33、套管变形量测量模块，用于测量所述目标水平井的套管变形量；

34、刚度系数计算模块，用于根据所述套管变形量和所述天然裂缝的破裂面积计算得到天然裂缝的刚度系数。

35、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，执行上述方法的指令。

36、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述方法的指令。

37、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述方法的指令。

38、本说明书的一些实施例提供的一个或者多个技术方案，至少具有如下的技术效果：

39、本说明书的实施例首先获取目标水平井和天然裂缝的位置关系，自动确定天然裂缝和目标水平井的井筒夹角在第一区间的第一施工段，之后对目标水平井进行压力施工，自动确定压裂排量在第二区间的第二施工段，第一施工段和第二施工段出现天然裂缝滑移的相对可能性更大，之后选择第一施工段和第二施工段重叠的部分作为第三施工段，监测第三施工段时的微地震信号，有利于保证监测得到的信号数据是由于施工压裂引起的并且源于天然裂缝处，提高了微地震信号监测的准确性和效率，并通过波形聚类分析准确剔除微地震信号中的杂波，利用微地震定位成像算法获得对应的微地震数据，为了进一步保证微地震数据的准确性，以天然裂缝所在面为基准面，筛选去除所述微地震数据中微地震事件点与对应基准面的距离大于第一阈值的微地震事件点，之后根据筛选后的微地震数据计算天然裂缝的破裂面积，测量目标水平井的套管变形量，通过套管变形量和天然裂缝的破裂面积计算得到多尺度天然裂缝的刚度系数，区别于利用钻取岩心测量天然裂缝的刚度系数(受尺度效应影响)，本说明书的实施例可以实现在压裂施工时实时高效准确计算地层原位尺度下的多尺度天然裂缝刚度系数(不受尺度效应影响)，以便于根据计算得到的天然裂缝刚度系数实时调整施工状态。

40、上述说明仅是本说明书的一些实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本说明书的一些实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本说明书的一些实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本说明书的一些实施例的具体实施方式。