(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210923604.8 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 梁利喜　缑健儒　刘向君　张文　 丁乙　熊健　徐泽昊　罗志航　 (74)专利代理 机构 成都知棋知识产权代理事务 所(普通合伙) 51325 专利代理师 马晓静 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 岩石力学参数评价模型构建方法及岩石力 学特性评价方法 (57)摘要 本发明公开一种岩石力学参数评价模型构 建方法及岩石力学特性评价方法， 构建方法包 括： 构建包含有结构体的三维岩心数值模型组； 确定三维岩心数值模型组中每个岩心数值模型 的岩石力学参数组合； 获取岩心数值模型的物理 参数； 对每岩石力学参数矩阵与物理参数矩阵进 行数理统计， 建立以声波时差、 体积密度、 结构体 积占比为评价变量的岩石力学参数计算评价模 型。 本发明实现了强非均质性、 强各向异性的岩 石力学参数评价模型的经济、 高效构建， 为安全 钻井、 高效压裂所必需的岩石力学特性评价提供 了关键支撑， 对深部油气、 页岩油气等复杂油气 藏的安全高效勘探开发具有重要意 义。 权利要求书3页 说明书11页 附图7页 CN 115407045 A 2022.11.29 CN 115407045 A 1.一种岩石力学参数评价模型构建方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一： 构建包含有结构体的三维岩心数值模型组DStrC； 所述三维岩心 数值模型组DStrC 包含有N个岩心数值模型DStrCi， 即DStrC＝{DStrC1， DStrC2，…， DStrCi，…， DStrCN}； 所述结构体包 括： 裂缝Sfrac、 孔洞Shole、 砾石Sgravel、 层理Sbed、 节理Sjoints； 步骤二： 通过岩石力学数值模拟实验， 确定 所述三维岩心数值模型组DStrC中每个岩心数 值模型DStrCi的岩石力学参数组合RMDStrCi， 其中i代表第i个岩心数值模型DStrCi的岩石力学 参数组合； 所述岩石力学参数组合RMDStrCi中包括的参数有： 弹性模量Ei、 单轴抗压强度UCSi、 泊松 比μi、 内聚力Ci、 内摩擦角FIi； 根据所述每个岩心数值模型DStrCi的岩石力学参数组合RMDStrCi确定所有岩心数值模型 对应的岩石力学参数矩阵： 步骤三： 获取岩心数值模型的物 理参数； 通过声波传播数值模拟 实验， 确定所述三维岩 心数值模型组DStrC中每个岩心数值模型的声波时差AC； 同时确定每个岩心数值模型的体积 密度、 结构体积占比； 根据所述每个岩心数值模型对应的声波时差AC、 体积密度、 结构体积占比确所有岩心 数值模型的物理参数矩阵： 步骤四： 对所述每岩石力学参数矩阵与物理参数矩阵进行数理统计， 分析岩石力学参 数与声波时差、 体积密度、 结构体积占比之间的定量关系， 建立以声波时差、 体积密度、 结构 体积占比为评价变量的岩石力学参数计算评价模型； E＝f(AC,DEN,VV) μ＝f(AC,DEN,VV) UCS＝f(AC,DEN,VV) C＝f(AC,DEN,VV) FI＝f(AC,DEN,VV)。 2.根据权利要求1所述的岩石力学参数评价模型构建方法， 其特征在于， 所述步骤一包 括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115407045 A 2步骤11： 选 取代表性岩心试样SRC， 对所述岩心试样SRC进行CT三维扫描， 基于CT扫描结果 重构原始三维岩心数值模型DRC； 步骤12： 基于所述原 始三维岩心数值模型DRC， 提取岩心中的结构体St rv； 步骤13： 分析获得 所述结构体St rv对应的M个结构特 征参数； 步骤14： 根据所述结构特征参数的个数M与各个结构特征参数的数值范围， 通过正交组 合设计得到N个结构体的特征参数组合； 依据每个结构体的特征参数组合构建一个对应的 所述岩心数值模型DStrCi； 所有的结构体对应的所述岩心数值模型DStrCi构成所述包含有结 构体的三维岩心数值模型组DStrC。 3.根据权利要求2所述的岩石力学参数评价模型构建方法， 其特征在于， 所述步骤12包 括： 步骤121： 对所述原 始三维岩心数值模型DRC进行切片获取岩心试样的二维灰度图像； 步骤122： 对所述 二维灰度图像进行 滤波， 并对滤波后的图像进行直方图均衡化处 理； 步骤123： 根据均衡化图像 中结构的类型、 特征， 选择选择合理的阈值， 对均衡化处理的 灰度图像进行阈值分割， 通过阈值分割将灰度图像转换为 二值化图像； 步骤124： 对二值化图像进行降噪处理， 并基于形态学的开运算消除降二值化图像 中孤 立的点、 基于形态学的闭运 算填平二值化图像中的孔洞， 从而获得处 理后的二 值化图像； 步骤125： 基于拓扑分水岭算法对处理后的二值化图像进行图像分割， 以对图像 中结构 体Strv进行分割 、 提取， 最终得到所述岩心中的结构体St rv。 4.根据权利要求2所述的岩石力学参数评价模型构建方法， 其特征在于， 步骤13所述结 构特征参数包括： 所述裂缝Sfrac对应的结构特征参数数量包括： 裂缝长度Lfrac、 裂缝开度Wfrac、 裂缝密度 Dfrac、 裂缝产状Ofrac、 裂缝体积占比Vvfrac； 所述孔洞Shole对应的结构 特征参数数量包括： 孔洞长短轴大小LShole、 孔洞密度Dhole、 孔 洞体积占比Vvhole； 所述砾石Sgravel对应的结构特 征参数包括： 砾 径Dgravel、 砾石体积占比Vvgravel； 所述层理Sbed对应的结构特征参数数量包括： 层理密度Dbed、 层理产状Obed、 层理体积占 比Vvbed； 所述节理Sjoints对应的结构特征参数包括： 节理开度Wjionts、 节理密度Djionts、 节理产状 Ojionts、 节理体积占比Vvjionts。 5.根据权利要求2所述的岩石力学参数评价模型构建方法， 其特征在于， 所述步骤二包 括： 步骤21： 对所述岩心试样SRC进行岩石力学实验， 获取岩石力学参数RMsrc； 步骤22： 将所述原始三维岩心数值模型DRC中的岩石基质设置岩石力学参数初始值 RM0block， 将所述原始三维岩 心数值模型DRC中所含有的结构体Str v设置岩石力学参数初始值 RM0strv； 其中， 岩石力学参数初始值RM0block、 岩石力学参数初始值RM0strv包括的具体参数有： 弹性模量E0、 单轴抗压强度UCS0、 泊松比μ0、 内聚力C0、 内摩擦角FI0； 步骤23： 选择Drucker –Prager屈 服准则与Mohr –Coulomb强度破坏准则， 进行力学仿真 数值模拟， 得到变形破坏过程中应力、 应变； 根据应力 ‑应变分析获取模拟岩石力学参数 RMDrc；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115407045 A 3