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岩石脆性评价方法进展

石油地球物理勘探 2018年第4期53卷 875-886页

作者：任岩曹宏姚逢昌卢明辉杨志芳李晓明中国石油勘探开发研究院北京100083

脆性是岩石(尤其是深部岩石)的一种非常重要的性质,脆性研究对深部岩体工程建设和资源开发利用等具有重要意义。在页岩油气和致密油气储层"七性"评价中,脆性是地层可钻性分析、压裂选层及施工参数优选的重要指标。国内外学者针对岩石脆... 详细信息

脆性是岩石(尤其是深部岩石)的一种非常重要的性质,脆性研究对深部岩体工程建设和资源开发利用等具有重要意义。在页岩油气和致密油气储层"七性"评价中,脆性是地层可钻性分析、压裂选层及施工参数优选的重要指标。国内外学者针对岩石脆性开展了大量研究工作,但是关于岩石脆性的定义和评价方法仍存在分歧,岩石脆性的定量描述还没有一个统一的标准。本文总结了各种现有岩石脆性评价方法的基本原理和研究、应用现状,探讨了岩石脆性评价存在的问题及今后的发展趋势,以期为岩石脆性评价新方法的提出以及评价标准的建立提供参考。

关键词：岩石脆性脆性指数压裂非常规油气

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岩石脆性对水力压裂裂缝影响的数值模拟实验

油气地质与采收率 2017年第3期24卷 116-121页

作者：延新杰李连崇张潦源李明黄波左家强大连理工大学土木工程学院辽宁大连116024 中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000

水力压裂裂缝起裂与拓展轨迹对致密油气储层水力压裂改造效果的影响至关重要。基于胜利油区某区块埋深为3200m的致密砂岩储层岩石试样的单轴压缩物理实验结果,应用数值模拟软件RFPA^(2D),对单轴压缩数值模拟实验中的岩石力学参数进行标... 详细信息

水力压裂裂缝起裂与拓展轨迹对致密油气储层水力压裂改造效果的影响至关重要。基于胜利油区某区块埋深为3200m的致密砂岩储层岩石试样的单轴压缩物理实验结果,应用数值模拟软件RFPA^(2D),对单轴压缩数值模拟实验中的岩石力学参数进行标定,建立数值模拟模型,研究岩石脆性指数及残余应力水平对水力压裂裂缝拓展轨迹的影响。研究结果表明:岩石脆性指数越大,越有利于水力压裂裂缝的拓展,并且产生的裂缝越宽,起裂压力越小,形成有效复杂裂缝网络的面积越大,水力压裂改造的效果越好;岩石残余应力水平越低,水力压裂产生裂缝的发育程度越高,并且压裂裂缝的宽度越宽,起裂压力越低,水力压裂改造的效果越明显。

关键词：水力压裂岩石脆性残余应力裂缝拓展数值模拟

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应力途径对岩石脆性—延性变化的影响

地球物理学报 1980年第3期23卷 312-319页

作者：姚孝新耿乃光陈顒国家地震局地球物理研究所

用两种加载方式对岩石的破裂进行了实验研究。一种方式是在一定的围压下增加轴压使岩石破裂(A型);另一种方式是在一定围压下增加轴压直到破裂前某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破裂(B型)。所用的岩石样品为济南辉长岩和... 详细信息

用两种加载方式对岩石的破裂进行了实验研究。一种方式是在一定的围压下增加轴压使岩石破裂(A型);另一种方式是在一定围压下增加轴压直到破裂前某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破裂(B型)。所用的岩石样品为济南辉长岩和山东掖县白大理岩。着重研究应力途径对岩石脆性—延性变化的影响。辉长岩在1.5千巴以下两种应力途径下的破裂都表现为脆性,但是对于同样的应力状态,B型实验比A型实验显得更脆。随着围压增加到200—250巴之间,大理岩由脆性转变为延性。围压250巴以上,大理岩的A型实验发生延性破裂。样品承受载荷的能力是逐渐丧失的。破裂过程中声发射率极低,听不到破裂声响。最后在样品中形成了剪切断面,但破裂很慢。然而,在大理岩的B型实验中,围压在250巴以上发生了脆性破裂,其表现为轴向应力突然下降,伴随着脆性破裂的声响并有声发射率剧增的前兆。看来,B型应力途径对岩石起了一个脆化的作用。

关键词：延性破坏轴压大理岩变质岩围压声发射率岩石脆性

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不同脆性岩石的声发射特征

岩性油气藏 2017年第4期29卷 124-130页

作者：赵万春马云朋王婷婷程东陈艳秋冯笑含东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318 渤海钻探工程有限公司工程技术处天津300457

目前针对岩石声发射的试验主要集中在研究岩石的力学特性方面,关于岩石脆性的声发射试验相对较少。为了研究岩石脆性的声发射特征,对4种不同脆性的岩石试样进行了单轴压缩和声发射检测试验,所用试样为含砂比不同的自制水泥砂石,试验得... 详细信息

目前针对岩石声发射的试验主要集中在研究岩石的力学特性方面,关于岩石脆性的声发射试验相对较少。为了研究岩石脆性的声发射特征,对4种不同脆性的岩石试样进行了单轴压缩和声发射检测试验,所用试样为含砂比不同的自制水泥砂石,试验得到了试样的应力-应变曲线和声发射计数曲线。结果表明:试样中的含砂比与岩石脆性正相关;脆性越强,应力-应变曲线的弹性变形段斜率越大,峰后应力跌落越快,形变量越大,出现明显声发射信号的时间越早,声发射计数的最大值越大;峰前声发射计数曲线显示,随着岩石脆性的增加,试样破裂方式由渐进式破裂向突发式破裂过渡,裂缝形态由张性裂缝向剪性裂缝及混合裂缝转变。整体而言,岩石脆性不同,声发射特征也不同,根据声发射特征可以判断岩石脆性的强弱。该试验结果对于评价岩石脆性及水力压裂选层方案设计等具有理论参考价值和现实意义。

关键词：声发射计数单轴试验渐进式破裂突发式破裂岩石脆性

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基于声发射法的致密储层岩石脆性研究

基于声发射法的致密储层岩石脆性研究

作者：石光辉中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

体积压裂是开发致密油气藏的关键技术,岩石脆性是影响体积压裂效果的重要因素,岩石力学和矿物含量方法是最常用的脆性研究方法,虽然使用广泛,但都不是基于脆性的控制机理而提出的,所以有必要从脆性的控制机理出发提出岩石脆性计算方法... 详细信息

体积压裂是开发致密油气藏的关键技术,岩石脆性是影响体积压裂效果的重要因素,岩石力学和矿物含量方法是最常用的脆性研究方法,虽然使用广泛,但都不是基于脆性的控制机理而提出的,所以有必要从脆性的控制机理出发提出岩石脆性计算方法。本文首先进行岩心声发射实验,获得事件数、能量数等声发射参数,并用声发射参数分析岩心的破坏过程;其次基于损伤力学原理,建立了岩石脆性与声发射事件数的关系,从而获得岩石的脆性指数,并分析了该脆性指数与岩石力学脆性和矿物含量脆性之间的关系;最后用实验和压裂分析方法论证了声发射脆性。通过研究发现岩石的声发射具有突发性,声发射事件的数量反映了微裂纹产生的多少,声发射存在初始区、剧烈区、下降区和沉寂区;声发射能量率与声发射事件率不一定存在着很好的对应关系,这与岩石的组成和物性有关;声发射脆性与岩石力学脆性和矿物含量脆性之间有较好的相关性;三轴压缩前后岩心渗透率的变化较大,与岩石脆性成正相关关系;用压裂分析的方法发现了在相同施工参数的情况下,脆性越大所形成的SRV区体积也越大,从而论证了声发射脆性。

关键词：致密储层岩石脆性声发射压裂分析

四川盆地长宁示范区龙马溪组页岩岩石力学特性及脆性评价

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地质科技情报 2015年第4期34卷 183-188页

作者：杨宝刚潘仁芳赵丹李卓文高博乐长江大学油气资源与勘查技术教育部重点实验室武汉430100

页岩的岩石力学特性对页岩气开发效果具有重要影响,因此以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,分析其力学与脆性特性。采用矿物组分分析、地球物理测井分析和实验室力学实测相结合的方法,比较了龙马溪组龙一段和龙... 详细信息

页岩的岩石力学特性对页岩气开发效果具有重要影响,因此以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,分析其力学与脆性特性。采用矿物组分分析、地球物理测井分析和实验室力学实测相结合的方法,比较了龙马溪组龙一段和龙二段的脆性矿物含量、泊松比、杨氏模量、岩石脆性、三轴压力等力学特性。结果表明:龙二段比龙一段具有更高的脆性矿物含量,龙一段的泊松比明显高于龙二段,利用纵横波时差比可以反映泊松比的变化,纵横波时差关系图的斜率与泊松比具有相反的变化趋势。龙一段样品的杨氏模量低于龙二段样品,通过杨氏模量和泊松比关系图发现龙一段与龙二段发生分离,龙二段页岩段的脆性指数大于0.5,应力、应变曲线的负坡较陡。综合评价分析表明:龙二段具有较低的泊松比、纵横波时差比和较高的杨氏模量,龙一段比龙二段更易变形。因此龙二段脆性优于龙一段脆性,有利于后期的压裂改造。

关键词：长宁示范区龙马溪组矿物组分分析泊松比杨氏模量岩石脆性三轴压力

一种基于应力—应变曲线的岩石脆性评价方法研究

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一种基于应力—应变曲线的岩石脆性评价方法研究

作者：刘晨阳吉林大学

学位级别：硕士

岩石脆性是岩石的重要力学性质之一,是水力压裂、隧道掘进机钻孔和岩爆预测等岩石工程的关键指标。本文从脆性评价方法的适用性出发,总结分析了现有的基于不同实验方法的脆性评价方法,例如强度、应力-应变曲线、硬度、矿物成分、内摩擦... 详细信息

岩石脆性是岩石的重要力学性质之一,是水力压裂、隧道掘进机钻孔和岩爆预测等岩石工程的关键指标。本文从脆性评价方法的适用性出发,总结分析了现有的基于不同实验方法的脆性评价方法,例如强度、应力-应变曲线、硬度、矿物成分、内摩擦角、弹性模量及泊松比等。其中基于应力-应变曲线的脆性特征评价的方法具有易于获得关键参数并易量化的特性,而被广泛应用在实际的工程中。基于此,本文提出了一种基于峰后应力跌落速率和峰值应变计算的岩石脆性指标(B)。为了验证该方法的正确性,利用PFC2D软件进行数值模拟,通过控制变量法改变细观参数模拟出不同岩石在同一围压下的脆性程度差异,岩石脆性指标(B)能较好描述出模拟的不同岩石的脆性破坏特征。另一方面,保持细观参数不变改变围压,模拟不同围压下岩石的脆性程度差异,脆性指标(B)能较好的反映出数值岩芯的脆性随着围压的增大而降低。为了进一步验证该方法的可靠性,本文利用室内岩石压缩试验的方法,对于同一种岩石在不同围压下、不同种岩石在不同围压和单轴条件下三组试验的岩石脆性破坏特征与岩石脆性指标(B)进行对比分析,进一步验证了岩石脆性指标(B)的可靠性、实用性。具体研究内容如下:(1)提出了一种基于峰后应力跌落速率及表征脆性破坏难易程度的峰值应变的岩石脆性评价方法。(2)本文通过PFC2D进行数值模拟试验,利用正交试验法对岩石的细观参数进行标定。研究了在5MPa围压条件下通过改变细观参数,从而模拟不同岩石的宏观力学特征及脆性特征。并通过对比数值岩芯的脆性差异与所求出的脆性指标(B)的值,验证了本文所提出的岩石脆性指标(B)的可靠性与实用性。并且通过研究不同细观参数对岩石脆性特征的影响规律表明:平行粘接刚度、平行粘接强度和摩擦系数对岩石脆性程度影响较大;随着平行粘接刚度、平行粘接强度增加,其脆性程度降低;随着摩擦系数增加,脆性程度增加。另一方面,保持细观参数不变改变围压,模拟分析了5MPa、10MPa、15MPa、20MPa围压下岩石破坏特征。结果表明:随着围压增加,岩石的脆性程度降低,而岩石脆性评价指标(B)能够较为可靠的反映出该规律。(3)研究同一种岩石在不同围压下、不同种岩石在不同围压和单轴条件下的岩石脆性破坏特征,并且用岩石脆性指标(B)来评价岩石的脆性。结果表明岩石脆性评价指标(B)能够较为可靠的反映出岩石的脆性特征。

关键词：岩石脆性评价方法 PFC2D 岩石细观参数物理实验

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岩石脆性对镐型截齿破岩比能耗的影响

价值工程 2017年第21期36卷 155-156页

作者：王鹏中交二航局第二工程有限公司重庆401121

为了考察岩石脆性对镐型截齿破岩比能耗的影响,回顾了几种常用的岩石脆性指标,利用单因素回归方法,研究了比能耗与岩石脆性指标之间的关系。结果表明,比能耗与Altindag[4]提出的岩石脆性指标之间存在很强的幂函数关系(R2=0.775);与Yagiz... 详细信息

为了考察岩石脆性对镐型截齿破岩比能耗的影响,回顾了几种常用的岩石脆性指标,利用单因素回归方法,研究了比能耗与岩石脆性指标之间的关系。结果表明,比能耗与Altindag[4]提出的岩石脆性指标之间存在很强的幂函数关系(R2=0.775);与Yagiz[5]建立的岩石脆性指标之间存在较弱幂函数关系(R2=0.422)。这些结论比能耗的研究和预测具有指导意义。

关键词：岩石脆性岩石切削回归分析

基于压缩形变特征的岩石脆性评价方法研究及应用

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新疆石油天然气 2021年第4期17卷 21-27页

作者：严印强李雅郭晟豪杨兴渝郝红永中国石油砾岩油气藏勘探开发重点实验室新疆克拉玛依834000 新疆维吾尔自治区砾岩油藏重点实验室新疆克拉玛依834000 中国石油新疆油田分公司实验检测研究院新疆克拉玛依834000

岩石脆性现有的评价方法很多,但相互间的差异很大,在常规砂岩储层的适用性较好,在强非均质的页岩、砾岩储层适用性差。因此,对强非均质储层的脆性评价首先要建立静态的岩石脆性定性分类标准,然后才能与定量脆性表征方法建立联系。以准... 详细信息

岩石脆性现有的评价方法很多,但相互间的差异很大,在常规砂岩储层的适用性较好,在强非均质的页岩、砾岩储层适用性差。因此,对强非均质储层的脆性评价首先要建立静态的岩石脆性定性分类标准,然后才能与定量脆性表征方法建立联系。以准噶尔盆地吉木萨尔地区二叠系页岩油储层为实验研究对象,测定岩心的静态杨氏模量和泊松比,并对获得的曲线及岩石破裂形态采用交会图版法进行分析,分为较好脆性、中等脆性、较差脆性三类。该研究充分利用岩石力学实验数据对目的层段进行脆性分析,为该区选择合适的压裂液和压裂工艺提供技术支撑。

关键词：岩石脆性致密储层压缩形变交会图版法