，等.油气钻井中上返岩屑的分形分析.钻采工艺.2008，31 (5): 142-144.)。
[0064] IgN(5) =lgA-Dlg5 (7)
[0065] 式中：δ为盒维数计算时正方形网格的边长，无因次;Ν(δ)为包含有裂缝的方格数， 无因次;A为裂缝面分布初值，无因次。
[0066] 实际操作过程如图5所示，采用边长为δ的正方形网格覆盖所有裂缝，统计包含有 裂缝的方格数，记为Ν(δ)。改变正方形方格的边长δ统计相应的Ν(δ)，对结果取对数，将得到 IgN(S)-lgS曲线，采用最小二乘法对数据做回归分析，其回归直线斜率的相反数即为岩样 上裂缝分布的分维值D。根据公式(8)可得表面微观分形脆性指数13。
[0067] l3 =DX50 (8)
[0068] 式中：l3为表面微观分形脆性指数，无因次，取值范围50-100;D为岩样上裂缝分布 的分维值，无因次，取值范围1-2;式中乘W50是为了将计算结果换算到1-100,方便运算。
[0069] 对不同层段页岩岩样进行扫描电镜分析，对得到的裂缝分布图分析处理可得如 表3所示实验结果：
[0070] 表3.各层段岩样表面微观分形脆性指数计算表
[0071]
[0072] ~~经过比较，可知所测目标岩石表面微观分形脆性由大到小的顺序如下:921m-930m 〉810m-836m〉881m-895m〉752m-762m〉520m-533m。
[0073] ⑤对岩屑进行3D激光扫描实验，得到岩屑的表面等值高图，可计算得到岩屑的表 面粗糖度。粗糖度也是实际材料破坏时的临界扩展力与理想脆性材料的临界扩展力之比的 脆性指数。粗糖度越大，其开裂消耗的非弹性能越大，岩石的脆性就越小(严安，吴科如，张 东，姚武.高强混凝±的脆性与断裂面特征的关系[J].同济大学学报（自然科学版），2002， 01:66-70.)〇
[0074] 实验首先对岩屑进行3D激光扫描，可复建岩屑表面模型。通过软件将模型转化为 计算机可识别的二值图，再经处理即可得到岩屑表面等值高图（梁豪.页岩储层岩石脆性破 裂机理及评价方法[D].西南石油大学2014)，经相关软件分析可得出岩屑真实表面积和断 裂面投影面积，则由公式(9)可求得表面粗糖脆性指数14。不同层位相关参数及表面粗糖脆 性指数计算结果如表4所示。由于粗糖度越大，其开裂消耗的非弹性能越大，岩石的脆性就 越小，在此W粗糖度的倒数来定义被测岩样的表面粗糖脆性指数。
[00巧]
御
[0076]式中：14为表面粗糖脆性指数，无因次;Si为岩屑断裂面的表面积，mm2;So为岩屑 断裂面投影面面积，mm2;式中乘W300是为了方便运算。
[0077]表4.各层段页岩岩样表面粗糖脆性指数计算表
[007 引
[0079] 对上诉计算结果比较分析，可知所测不同层段岩石表面粗糖脆性由大到小的顺序 如下：921m-930m〉752m-762m〉520m-533m〉810m-836m〉881m-895m。
[0080] ⑥根据得到的矿物脆性指数、岩石微观力学脆性指数、表面微观分形脆性指数和 表面粗糖脆性指数W及被评价油气藏的实际情况，合理选择每个脆性指数的加权系数曰1。 在没有特殊要求或者实际现场资料不充足情况下，各项脆性指数的加权系数均取0.25。本 实施方式中01 = 02 =03= 04=0.化，由公式3最后得到综合可压裂性指数I。
[0081]
(3)
[008引式中：1为综合可压裂性指数，无因次;α功脆性指数的加权系数，无因次;I功单项 的脆性指数，i=l，2,3,4。
[0083] 将实施步骤中所有脆性系数计算结果代入式(3)计算可得下表5。
[0084] 表5.各层段页岩岩样综合可压裂性指数计算表
[0085]
[0087] 经过比较，可知所测不同深度页岩的综合可压裂性由大到小的顺序如下：81〇111-836m〉881m-895m〉921m-930m〉752m-762m〉520m-533m。
[0088] ⑦钻井过程中取不同深度页岩岩屑，重复步骤①至⑥，得到每一深度层位的页岩 综合可压裂性指数I，绘制如图6所示的岩石可压裂性纵向展布特征图。对该图分析可知，图 中所不的595m-62Im层段、810m-842m层段、880m-900m层段和920m-930m层段具有较好的可 压裂性，在压裂设计选层时应当尤为关注该类储层段。
【主权项】
1. 一种基于岩肩微观特征的页岩可压裂性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步 骤： ① 取油气井中储层特定深度的页岩岩肩，准确捞取岩肩，并按规定的时间距实测迟到 时间，保证岩肩的连续性和代表性； ② 对岩肩进行X射线衍射实验，得到岩样的X射线衍射图谱，分析得出全岩矿物的相对 含量，根据刘致水提出的基于矿物组成的脆性评价方法，计算出该层段岩肩矿物脆性指数 Ιι； ③ 对岩肩进行纳米压痕测试，根据测试结果求得岩肩硬度等微观力学参数，再根据类 似于Rickman提出的基于岩石力学参数的脆性评价方法，求得微观力学脆性指数1 2，相关计 算公式如下：式中：G为页岩微观力学参数评价因子，MPa ; Gmax，Gmin分别为研究区域岩样的G值的最大 值和最小值，MPa;E为被测材料的弹性模量，MPa; v为被测材料的泊松比，无因次;Η为被测材 料的硬度;Hmax，Hmin为研究区域岩样的硬度的极值，MPa/mm 2;I2为岩石微观力学脆性指数，无 因次，取值范围0-100;式中乘以50是为了将计算结果换算到1-100,方便运算； ④ 对岩肩进行扫描电镜测试，得到岩样裂缝的微观形态，根据裂缝分形特征结合盒维 数法计算微观裂缝分形维数，得到岩肩的表面微观分形脆性指数1 3; ⑤ 对岩肩进行3D激光扫描，复建得到岩肩表面等值高图，通过软件转换为二值图，并计 算得出所扫描断裂面的总面积与其投影面面积，根据所得结果计算得到表面粗糙脆性指数 14； ⑥ 对以上求取的矿物脆性指数、微观力学脆性指数、表面微观分形脆性指数和表面粗 糙脆性指数按照油田区块情况加权，得到页岩岩肩的综合可压裂性指数，其值越大，该试样 所代表的页岩储层可压裂性越好，综合可压裂性指数计算如下：式中：ι为综合可压裂性指数，无因次;<^为脆性指数的加权系数，无因次；η为单项的脆 性指数，i = l，2,3,4; ⑦ 重复进行①-⑥步骤，对不同储层特定深度的岩肩进行综合可压裂性评价实验，最终 得到全井基于岩肩微观特征的综合可压裂性指数纵向展布图，分析得出可进行压裂改造增 产的最佳层位，优选最优的射孔簇位置。
【专利摘要】本发明公开了一种基于岩屑微观特征的页岩可压裂性评价方法，该方法包括以下步骤：①取油气井中储层特定深度岩屑；②通过岩屑的X射线衍射实验得到全岩矿物的相对含量，计算矿物脆性指数I1；③对岩屑纳米压痕微观力学参数测试，计算其微观力学脆性指数I2；④通过电镜扫描计算岩屑表面裂缝分形参数，并求得分形脆性指数I3；⑤对岩屑进行3D激光扫描，计算表面粗糙脆性指数I4；⑥根据油田实际情况对以上4种脆性指数加权得到综合可压裂性指数I；⑦重复①-⑥步骤，计算不同深度岩屑可压裂性指数，绘制全井综合可压裂性指数纵向展布图。本发明可得到页岩岩屑的综合可压裂性指数，为取岩心困难或没有岩心页岩储层的压裂选层提供必要依据。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN105445440
【申请号】CN201510799922
【发明人】陶雷, 朱海燕, 姚志, 龙雯, 赵芙蕾
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月19日