各向异性页岩储层的测井岩石力学分析和应用研究

作     者：古锐瑶 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：唐晓明

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：页岩地层 反演方法 各向异性 岩石力学 井壁稳定性 

摘      要：随着油气资源勘探开发需求的日益增多,人们逐渐将勘探目光从常规的砂岩油气储层转移到非常规的页岩油气储层。通常情况下,页岩地层具有明显的层理结构,使其表现出明显的各向异性特征,尤其是横向各向同性(TI)特征。在页岩气的开采过程中,需要在页岩地层中开展钻井和压裂等施工过程,因此,需要研究页岩地层的力学特性,为井壁稳定性分析和安全泥浆窗口设计提供一定的依据。由于页岩地层常具有显著的各向异性特征,因而在研究地层力学特征时不能忽视地层的各向异性。针对上述问题,本文首先从理论上分析了横向各向同性地层中单极斯通利波和偶极弯曲波的频散和灵敏度特性,利用这两种导波反演了TI地层的弹性参数,并对比了两种方法的反演结果。在此基础上,利用反演得到的TI弹性参数计算了岩石的力学和强度参数,研究了地层的水平地应力、破裂压力和坍塌压力等力学特征,最终考察了某井段内井壁的稳定性,预测了钻井泥浆液的安全窗口。结果表明,在快速横向各向同性地层中,利用偶极弯曲波反演得到的地层TI参数和各向异性大小更加准确,以此计算的水平地应力也更加可靠;地层的各向异性越大,各向异性介质与各向同性介质的水平地应力之间差异越明显。当钻井泥浆密度低于坍塌压力当量密度,使得井壁失稳坍塌井径扩大,地层出砂严重,导致上覆岩层压力低于最小水平地应力。