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永进油田致密储集层岩石力学参数剖面构建及应用

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新疆石油地质 2024年第3期45卷 362-370页

作者：盖姗姗王子振刘浩杰张文盛于文政杨崇翔王玉萍中国石化胜利油田分公司物探研究院山东东营257000 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580

为评价低渗致密储集层可压裂性,对准噶尔盆地沙湾凹陷永进油田Y301井和Y3井的6块岩心进行实验,获得岩心矿物组分、孔隙度、应力—应变曲线、纵波速度、横波速度等参数,实验结果与测井、录井数据基本吻合,构建了研究区岩石力学参数经验... 详细信息

为评价低渗致密储集层可压裂性,对准噶尔盆地沙湾凹陷永进油田Y301井和Y3井的6块岩心进行实验,获得岩心矿物组分、孔隙度、应力—应变曲线、纵波速度、横波速度等参数,实验结果与测井、录井数据基本吻合,构建了研究区岩石力学参数经验模型。同时,基于等效介质模型,考虑矿物组分和孔隙结构特征建立了一种新的岩石脆性指数计算模型。在此基础上,提出了基于测井数据的低渗致密储集层力学参数剖面构建方法,并以Y301井为例进行了计算,结果表明,Y301井齐古组可压裂性良好,为致密砂岩储集层可压裂性综合评价奠定了基础。

关键词：准噶尔盆地沙湾凹陷齐古组致密储集层岩石力学等效介质模型脆性指数可压裂性

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基于室内试验的页岩气储层可压裂性评价

基于室内试验的页岩气储层可压裂性评价

作者：李军润西南科技大学

学位级别：硕士

页岩气为一种清洁高效的能源闯进了人们的视线。然而,我国大部分的页岩气资源埋藏于深部地层中,不同于美国的浅部页岩气资源,我国深部页岩气储层地质条件复杂,褶皱断层发育,且承受着较高的地应力水平和地温水平,因此,美国的浅部页岩气... 详细信息

页岩气为一种清洁高效的能源闯进了人们的视线。然而,我国大部分的页岩气资源埋藏于深部地层中,不同于美国的浅部页岩气资源,我国深部页岩气储层地质条件复杂,褶皱断层发育,且承受着较高的地应力水平和地温水平,因此,美国的浅部页岩气资源开采的相关理论和技术并不适合我国的深部页岩气储层,我们需要自主研发一条符合中国特色的深部页岩气资源开采理论。因此,本文围绕深部页岩气储层的室内可压裂性评价这一主题,以四川省长宁县志留系龙马溪组页岩为研究对象,通过实时高温三轴试验、水力压裂试验以及单轴应变试验,基于能量平衡、理论分析以及归一化原理,研究了不同地层条件下页岩的力学性质、脆性特征、断裂韧性和可压裂性的变化规律,分析了不同试验条件下页岩的应力应变曲线和泵压曲线,探究了围压和温度对岩石破坏模式(包括高温三轴压缩试验和水力压裂试验)的控制作用,揭示了温度对页岩力学性质的影响机制,得到了页岩的温度损伤阀值,并基于新的温度损伤定义,建立了综合考虑岩石峰前和峰后应力应变曲线特征的损伤本构模型,基于断裂力学理论,设计了一种新的断裂韧性测量方法,探讨了地层条件对页岩断裂韧性的影响机制,最后形成了一整套综合脆性指标、断裂韧性和无预制裂纹起裂压力室内综合可压裂性评价方法,并建立了与不同埋藏深度和不同超固结比的函数关系,为我国进一步实现深部页岩的商业化开采提供一定的理论指导。主要内容:(1)高温三轴压缩试验中,以140℃为界限,温度低于140℃时,应力-应变呈Ⅰ类曲线,峰后具有明显台阶状,低应力条件下表现为张拉破坏,高应力条件下表现为剪切破;温度高于140℃时,应力-应变呈Ⅱ类曲线,峰前具有明显压密阶段和屈服阶段,且峰后无台阶状,低围压条件下同样表现为张拉破坏,但在高围压条件下,更多的表现为散碎破坏。(2)基于能量守恒理论和高温三轴压缩试验,综合考虑了岩石的裂缝闭合阶段、弹性压缩阶段、塑性压缩以及破坏条件等因素,定义了一种新的温度损伤。同时,基于新的温度损伤定义,考虑岩石峰前和峰后应力应变曲线特征,建立了岩石损伤本构模型,该模型可以更好的表征高温高围压条件下的岩石变形破坏特征。(3)水力压裂试验中,页岩样品的破裂压力随着围压的升高逐渐增大,而随着温度的升高逐渐降低。第一次压裂破裂压力最大,第二次压裂次之,第三次压裂破裂压力则接近围压值。(4)水力压裂试验中,低温低压条件下,岩石破裂面凹凸不平,较为粗糙。在高温高压条件下,岩石破裂表面较为光滑,没有明显的凹凸形状。从页岩样品裂隙端面来看,在低温低压条件下页岩的裂隙表现出锯齿状的裂隙,而高温高压条件下页岩样品表现出平直状的裂隙。(5)水力压裂试验中,低温低压条件下,内部孔压不足以开启层理弱面,裂缝以沿着水力主缝方向进行扩展,而在高温高压条件下,内部孔压即可沿预制裂缝方向发生扩展,也足以开启层理弱面,在其他条件下,裂缝扩展方向则可能发生转向,沿着层理方向进行扩展。(6)基于高温三轴压缩试验、水力压裂试验和单轴应变试验,综合不同试验条件下的脆性指标、断裂韧性以及无预制裂纹的破裂压力,并基于归一化原理和多因素条件,定义了页岩储层的可压裂性指标,并分别建立了基于埋藏深度和超固结比OCR的室内可压性评价方法。

关键词：深部页岩高温高压力学性质损伤模型断裂韧性可压裂性

致密砂岩储层可压裂性及遇天然裂缝时的裂缝扩展行为

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致密砂岩储层可压裂性及遇天然裂缝时的裂缝扩展行为

作者：张翔宇西安石油大学

学位级别：硕士

油气资源是国家经济发展的基石,是能源安全的重要保障。目前国内油气资源地质储量依然丰富,但易于开采的常规油气相对匮乏,致密油气是重要的能源接替。我国致密砂岩储层丰富,但普遍存在孔隙度小、渗透率低、导流能力差的问题。压裂改造... 详细信息

油气资源是国家经济发展的基石,是能源安全的重要保障。目前国内油气资源地质储量依然丰富,但易于开采的常规油气相对匮乏,致密油气是重要的能源接替。我国致密砂岩储层丰富,但普遍存在孔隙度小、渗透率低、导流能力差的问题。压裂改造是致密砂岩油气资源开采的核心手段,压裂效果直接制约油气产量,可压裂性和水力裂缝遇天然裂缝时的相互作用行为是影响压裂效果的决定性因素。在此背景下,本文以鄂尔多斯盆地致密砂岩储层为研究对象,开展致密砂岩储层可压裂性及遇天然裂缝时的裂缝扩展行为的研究。主要研究内容如下:1.在三轴岩石力学实验的基础上,得出了一种多源地质力学信息融合下的致密砂岩储层可压裂性综合评价表征方法。该方法充分考虑了对断裂形式的影响,断裂韧性和天然裂缝强度等岩石力学特性对裂缝起裂与延伸的影响和地应力大小及差异性。可以更准确地评估致密砂岩储层的可压裂性,提高其压裂效率,为压裂作业位置选取及后续方案提供了参考依据。2.从理论角度出发建立了考虑水平井压裂井筒起裂数学模型。井筒起裂模型考虑了井斜角、完井方式和天然裂缝的影响,定量评价了破裂压力。建立了适用于裂缝型致密砂岩储层的水力裂缝与天然裂缝相互作用行为准则,该准则考虑了天然裂缝角度、平面应力差等因素。3.基于上述研究成果,采用数值模拟方法,深入研究了水力裂缝与天然裂缝之间的相互作用机理及行为表现,确定不同地应力差、水力裂缝与天然裂缝夹角、天然裂缝剪切强度以及抗拉强度等不同影响因素作用下,水力裂缝遇天然裂缝时的具体力学行为。研究结果在一定程度上有效提高致密砂岩储层的压裂效果,对现场致密砂岩储层体积压裂裂缝扩展的有效控制及工程参数优化有指导作用。

关键词：致密砂岩可压裂性天然裂缝相交准则扩展行为

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低渗透砂岩储层可压裂性新判据

地学前缘 2017年第2期24卷 257-264页

作者：杜书恒关平师永民方媛媛盛英帅张志强梁耀欢兰开军王哲麟赵晔师俊峰 Abitkazy TASKYN 北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京大学石油与天然气研究中心北京100871 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

岩石可压裂性的判定大多以脆性指数的方法来评价,但脆性指数概念混杂,地质依据不足,大多停留在半定量估算的水平,没有从岩石破裂机理出发定量评价其可压裂性大小,适用性及准确度均存在较大的局限性。基于低渗透油藏砂岩储层可压裂性缺... 详细信息

岩石可压裂性的判定大多以脆性指数的方法来评价,但脆性指数概念混杂,地质依据不足,大多停留在半定量估算的水平,没有从岩石破裂机理出发定量评价其可压裂性大小,适用性及准确度均存在较大的局限性。基于低渗透油藏砂岩储层可压裂性缺乏可靠判据的实际,对大庆外围某油田压裂先导试验区块储层开展精细地质建模。采取有限元定量模拟手段,改善固有裂缝预测模式,将原先局限于垂直地层剖面的裂缝预测导向转变为"水平方向预测"。首次提出"平面逐层累积"压裂缝预测方法,对压裂目的层段每小层开展平面裂缝模拟,实现了在三维空间中开展压裂缝定量预测的目的。建立起"实际压裂指数(AFI)"、"潜在压裂指数(PFI)"、"总压裂指数(FI)"、"测井压裂指数(LFI)"4个新判据。结论与现场井下微地震检测结果吻合良好,这将为低渗透油藏提高采收率提供重要的科学依据。

关键词：低渗透可压裂性有限元判据常规测井

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胜利油田东营凹陷区页岩可压裂性评价

煤炭学报 2015年第7期40卷 1588-1594页

作者：隋丽丽杨永明杨文光刘鹏张守成韩元良中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 华北科技学院基础部北京101601

为探索东营凹陷页岩气开采设井优化方案,针对从胜利油田东营凹陷区沙三下亚段和沙四上亚段提取的13组不同埋深(3 315.85~3 485.07 m)的页岩岩芯,测量并分析其影响可压裂性的5种物理力学参数,根据各参数取值范围,判断出东营凹陷页岩具有... 详细信息

为探索东营凹陷页岩气开采设井优化方案,针对从胜利油田东营凹陷区沙三下亚段和沙四上亚段提取的13组不同埋深(3 315.85~3 485.07 m)的页岩岩芯,测量并分析其影响可压裂性的5种物理力学参数,根据各参数取值范围,判断出东营凹陷页岩具有较好的页岩气勘探前景,并对于所取岩芯进行水力压裂实验,压出缝网验证页岩可压裂性效果好。针对不同埋深的页岩物理力学参数取值差异进行纵向比较分析,最后确定评价可压裂性的4种参数。利用模糊综合决策法对可压裂性进行综合排序,量化出页岩可压裂性评价结果,结果表明勘探区域页岩可压裂性整体随埋深增加而减小,水力压裂时应尽量选择埋深3 315.85~3 366.35 m的层位设井。

关键词：页岩可压裂性凹陷区模糊综合决策胜利油田

湖相细粒沉积岩纹层结构差异对可压裂性的影响

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石油学报 2019年第1期40卷 74-85页

作者：熊周海操应长王冠民梁超石晓明李明鹏付尧赵寿强中国石油大学地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油勘探开发研究院北京100083 白山市地震台吉林白山134300 青岛嘉航石油科技有限公司山东青岛266590

细粒沉积岩纹层结构(如纹层发育程度、厚度大小、厚度差异性和连续度)是影响岩石力学性质以及裂缝扩展的内在因素。通过对中国东部中生代—新生代的湖相细粒沉积岩开展研究,以常规三轴实验和断裂韧性实验为基础,结合图像分析和处理技术... 详细信息

细粒沉积岩纹层结构(如纹层发育程度、厚度大小、厚度差异性和连续度)是影响岩石力学性质以及裂缝扩展的内在因素。通过对中国东部中生代—新生代的湖相细粒沉积岩开展研究,以常规三轴实验和断裂韧性实验为基础,结合图像分析和处理技术,分析了不同纹层结构与岩石力学参数之间的对应关系,综合评价了湖相细粒沉积岩纹层结构差异对可压裂性的影响。研究表明,细粒沉积岩的可压裂性指数与纹层数量、连续度呈负相关,但与纹层厚度方差、颗粒垂向分布方差呈正相关。纹层发育且连续性强的细粒沉积岩,其塑性较强,压裂缝以沿纹层界面或塑性纹层(黏土纹层或有机质纹层)扩展为主,裂缝易再次闭合,从而导致岩石的可压裂性降低。纹层厚度差异性较大、颗粒垂向分布均匀度较高的细粒沉积岩,其脆性较高,在压裂过程中易形成复杂有效的网状缝,从而提高岩石的可压裂性。此外,细粒沉积岩组分、颗粒结构以及成岩作用对可压裂性也具有重要的控制作用。

关键词：纹层结构细粒沉积岩可压裂性连续性控制机理

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湖相细粒沉积岩成分对可压裂性的控制作用

中国矿业大学学报 2018年第3期47卷 538-548,578页

作者：熊周海操应长王冠民杨振石晓明张健张婕张宝李佳伟中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油新疆油田开发公司新疆克拉玛依834000 中国石油大庆油田采油八厂黑龙江大庆163514

湖相细粒沉积岩的成分普遍存在差异,这种差异使得岩石在可压裂性的控制规律上存在明显的不同.本论文以岩石力学实验为基础,对我国东部中新生界湖相细粒沉积岩的可压裂性进行评价,认为细粒沉积岩的可压裂性随长英质矿物或碳酸盐矿物含量... 详细信息

湖相细粒沉积岩的成分普遍存在差异,这种差异使得岩石在可压裂性的控制规律上存在明显的不同.本论文以岩石力学实验为基础,对我国东部中新生界湖相细粒沉积岩的可压裂性进行评价,认为细粒沉积岩的可压裂性随长英质矿物或碳酸盐矿物含量的增多均呈先减弱后增强的趋势.黏土矿物和有机质含量增多一般会降低细粒沉积岩的可压裂性,但随成岩作用增强,塑性较强的高岭石和蒙脱石向硬脆性较高的伊利石和绿泥石转化,岩石的脆性增强,可压裂性变好.研究结果表明:长英质矿物或碳酸盐矿物的质量分数小于30%时,可压裂性与该矿物含量呈负相关或相关性较弱;质量分数高于30%时,呈良好的正相关.钙质生物碎屑对裂纹的扩展具有促进作用,而长英质颗粒和以微晶或细晶形式发育的碳酸盐矿物则会为阻碍裂纹的单向扩展,使裂纹尖端方向容易发生偏转,利于发育复杂有效的网状缝而提高细粒沉积岩的可压裂性.

关键词：成分细粒沉积岩可压裂性控制作用

基于地层条件下力学试验的致密砂岩可压裂性评价

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测井技术 2022年第2期46卷 127-134页

作者：赵宁司马立强刘志远耿辉郭宇豪马骏西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 埃因霍芬理工大学机械工程学院荷兰埃因霍芬5612AZ 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国石油长庆油田分公司陇东天然气项目部甘肃庆阳745000

致密砂岩储层具有物性差、地层压力异常、隔夹层发育等工程地质特征,通常需通过压裂改造实现效益开采。以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区下石盒子组致密砂岩可压裂性评价为目标,通过理论分析并结合现场实际,研究了岩石的力学强度特性、力学参... 详细信息

致密砂岩储层具有物性差、地层压力异常、隔夹层发育等工程地质特征,通常需通过压裂改造实现效益开采。以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区下石盒子组致密砂岩可压裂性评价为目标,通过理论分析并结合现场实际,研究了岩石的力学强度特性、力学参数及地应力纵向分布规律,认为脆性指数、断裂韧性以及水平地应力差指数为储层可压裂性的关键控制因素,在此基础上利用层次分析法建立了可压裂性综合评价方法。研究结果表明:下石盒子组致密砂岩地层的岩石力学参数以及地应力分布差异明显,储层间存在高应力和高强度隔挡夹层,这种差异化的储层分布特征使其具备压裂改造形成复杂沟通缝网的地质力学潜力,在压裂作业中应重点考虑地层的可压裂性及可压层段的优选,避免受隔挡夹层的影响造成压裂缝网纵向沟通能力不足。基于脆性指数、断裂韧性和水平地应力差指数构建的可压裂性指数能够有效确定储层最佳压裂层段,当其大于0.25时,储层可压裂级别为Ⅰ级,在实际的施工作业中,需根据地层实际情况选用不同的工程力学参数。该研究成果能为下石盒子组致密砂岩压裂改造提供借鉴与思路。

关键词：测井评价致密砂岩可压裂性下石盒子组鄂尔多斯盆地

基于测录井资料的泥页岩含油性与可压裂性评价

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测井技术 2022年第5期46卷 541-547,562页

作者：包博婷张晋言王志勇刘振林齐国华范中专中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266558 中石化经纬有限公司山东东营257015 中国石油集团测井有限公司质量安全监督中心陕西西安710000

页岩油勘探开发过程中,含油性与可压裂性评价不可或缺。利用岩心含油饱和度与热解分析含油饱和度比值建立校正系数,基于热解总烃含量与有效孔隙度比值建立影响系数,进一步计算含油饱和度,表征储层含油性。考虑到硅质来源对页岩储层可压... 详细信息

页岩油勘探开发过程中,含油性与可压裂性评价不可或缺。利用岩心含油饱和度与热解分析含油饱和度比值建立校正系数,基于热解总烃含量与有效孔隙度比值建立影响系数,进一步计算含油饱和度,表征储层含油性。考虑到硅质来源对页岩储层可压裂性的影响,在原有的元素标准值计算法基础上,利用硅、钛元素含量比值重新计算了生物硅含量,结合改进后的生物硅含量与岩石力学参数,进一步改进脆性指数的计算方法,建立新的可压裂性指数评价方法。将建立的含油饱和度与可压裂性指数评价方法应用到沾化凹陷区块中,新模型计算的含油饱和度与可压裂性指数精度有了明显的提高。由此,采用改进后的含油饱和度模型与可压裂性指数模型对沾化凹陷区块进行含油饱和度与可压裂性评价。

关键词：热解分析含油饱和度生物硅脆性指数可压裂性沾化凹陷