ICS 75.020 CCS E 14
NB
中华人民共和国能源行业标准
NB/T 10842—2021
页岩地应力方向测定方法粘滞剩磁一波速各向异性法
Test method for in-situ stress direction of shale reservoir-
Viscous residual magnetism test combined with wave velocity anisotropy test method
2022－02—16实施
2021—11—16发布
国家能源局 发布 NB/T 10842-—2021
目 次
前言范围
I
1
规范性引用文件
2.
3 术语和定义 4仪器设备与材料· 4.1 古地磁测试仪 4.2 波速各向异性测试装置 4.3 辅助设备 4.4 实验材料 5 样品制备 5.1 样品制备要求 5.2取样规则 5.3 样品形状尺寸及加工精度 6实验方法 6.1 波速各向异性测试方法 6.2 粘滞剩磁岩心定向方法 7地应力方向计算附录A（资料性） 测试原始记录参考文献 NB/T10842—2021
前言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由能源行业页岩气标准化技术委员会（NEA/TC26）提出并归口。 本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司工程技术研究院、中国石油
化工股份有限公司石油工程技术研究院、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、西南石油大学、中国石油大学（北京）、中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院。
本文件主要起草人：闵建、范宇、彭钧亮、郭建春、韩慧芬、王都、刘云涛、陈军海、杨立峰、 江昀、陈迟、侯冰、张辉、黄浩勇、王斌、白璐、贺甲元、赵方剑。
I NB/T10842—2021
a）岩体超声波测试仪：设备性能符合DZ/T0276（所有部分）的规定，宜选用纵波探头； b）具备角度标尺的可旋转岩样夹持器。
4.3辅助设备
测试所需辅助设备如下： a）岩样钻、切、磨装置； b）游标卡尺：最小分度值0.02mm。
4.4实验材料
测试所需实验材料如下： a）耦合剂：蜂蜜、凡士林或医用超声耦合剂； b）合成材料磁标样：符合磁力仪校准需要。
样品制备 5.1样品制备要求
5
样品制备流程及处理应符合GB/T29172的规定。 5.2取样规则
粘滞剩磁测试及波速各向异性测试样品的取样规则如下： a）波速各向异性样品与粘滞剩磁样品应同时符合下列假设北极规则，如图1所示：
1）假设一北极方位，可为水平面任意方位： 2）岩心顶面上假设北极方位绘制带箭头平行线，如图1所示： 3）岩心顶项面为近井口端： 4）波速各向异性样品与粘滞剩磁样品假设北极方位一致。
b）样品均应沿着垂直方向取心。 c）粘滞剩磁测试样品宜大于5个。
ZI
-
假设北极
e ee
c）波速各向异性样品
a）全直径岩心
b）古地磁样品
图1 样品制备规则图
5.3样品形状尺寸及加工精度
样品形状尺寸要求如下： a）波速各向异性样品满足：
1）直径50mm～100mms
2 NB/T 10842-2021
2）长度大于50mm； 3）加工精度符合GB/T23561（所有部分）的规定。
b）粘滞剩磁样品满足：
1）直径取25.4mm±0.5mm； 2）长度取19mm～21mm； 3）加工精度符合GB/T23561（所有部分）的规定。
6实验方法 6.1波速各向异性测试方法 6.1.1方法原理
地层深部岩心取出地面后，由于应力释放在不同方位出现与卸载程度成比例的微裂隙，微裂隙被空气充填，声波在空气中传播速度远小于岩心基质，岩心波速呈现各向异性，在最大水平主应力方位应力释放最多，波速最小。 6.1.2实验步骤 6.1.2.1样品测量：按照GB/T23561（所有部分）规定的方法测量样品直径，并填人记录表内，见表A.2。 6.1.2.2绘制定位线：按照5.2的要求确定样品顶面，于样品顶面过圆点沿假设北极方向绘制定位线，定位线起点为0°，顺时针旋转角度顺序增加。 6.1.2.3测超声波探头面对面传播时间to：在超声波探头表面均匀涂抹耦合剂，超声波探头压紧，启动岩体超声波测试仪，发射超声波信号，计算机自动采集传播时间。 6.1.2.4样品安装：将样品置于夹持器上，使夹持器中心轴与样品中心轴重合，岩心定位线与夹持器定位线重合，固定样品。 6.1.2.5测试样品0°方位传播时间：发射端探头涂抹耦合剂于样品0°方位表面压紧，接收端探头涂抹耦合剂于样品同一水平面180°方位表面压紧，发射超声波信号，计算机自动采集传播时间。 6.1.2.6将样品夹持器逆时针旋转10°，或超声波探头瞬时旋转10°，按照6.1.2.5方法测试10°方位传播时间。 6.1.2.7测试其余方位传播时间：按照6.1.2.6方法，以10°为角度梯度，测试样品在圆周各方位传播时间。 6.1.2.8测试纵向其余水平面：竖直移动声波探头，重复6.1.2.5～6.1.2.7步骤测试样品3个以上位置水平面各向声波传播时间。 6.1.3波速各向异性数据分析 6.1.3.1按照DZT.0276（所有部分）规定的方法，计算各方位声波速率，见公式（1）：
D=×10-3 t-to
(1)
式中： Vi一声波速率，单位为米每秒（m/s）； D样品直径，单位为毫米（mm）； t—i方位声波传播时间，单位为微秒（us）；
3 NB/T10842—2021
to 超声波收／发探头面对面传播时间，单位为微秒（us）。 6.1.3.2按照公式（2）计算样品各方位波速偏差：
AV = V-V
(2)
式中： Av一不同角度波速偏差，单位为米每秒（m/s）；
不同角度波速，单位为米每秒（m/s）不同角度平均波速，单位为米每秒（m/s）。
Vo V
6.1.3.3以角度为横坐标、波速偏差为纵坐标绘制散点图，做正弦型函数拟合分析，得拟合公式（3）：
Av= Asin(α f)
(3)
式中： A角度α样品波速偏差，单位为米每秒（m/s）：
样品角度，单位为度（°）
a
A—振幅，单位为米（m）： f一相位角，单位为度（°）。
6.1.3.4在0°～180°区间求取Av=Asin（αf）最小波速对应的样品方位角α1。 6.1.3.5按照6.1.3.1～6.1.3.4描述的方法计算不同水平面上的最小波速方位αz、、αm，并按照公式（4) 计算平均最小波速方位。
4a
(4)
n
6.2粘滞剩磁岩心定向方法 6.2.1方法原理
利用古地磁仪分离和测定岩心的磁化变迁过程，确定与现今地磁环境相对应的粘滞剩磁分量，实现对非定向取心岩样的归位定向，在统一的标志线规则下，将波速各向异性测得的最大水平主应力方位，通过粘滞剩磁偏角与地理北极建立统一关系。 6.2.2实验步骤 6.2.2.1样品测量：按照GBT23561（所有部分）规定的方法测量样品直径、长度，并填人记录表内，见表A.1。 6.2.2.2绘制定位线：所有样品按照5.2的要求于样品顶面过圆点沿假设北极方向绘制定位线，定位线起点为0°，为每个样品采用阿拉伯数字依次编号1、2、·"、m。 6.2.2.3检查设备磁场环境：屏蔽设备电源保持常开，检查屏蔽空间磁场强度显示，磁场强度应小于 5 ×10-9T。 6.2.2.4仪器标定：采用磁标样在屏蔽环境下，利用旋转磁力仪或超导磁力仪测定标样磁失量，测试结果与标准值偏差超过土5%宜检查调整设备参数。 6.2.2.5测试天然剩磁：输人样品直径、长度，斜井取心输人井斜数据，启动旋转磁力仪或超导磁力仪实验程序测试所用样品天然剩磁。 6.2.2.6样品退磁：选用热退磁或交变退磁仪对所有样品分步退磁。 4