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基于微米压痕实验研究页岩力学特性

石油勘探与开发 2015年第5期42卷 662-670页

作者：陈平韩强马天寿林东油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)

针对页岩储集层力学特性较难获取的问题,提出基于微米力学测试技术的页岩细观力学特性定量评价方法;通过开展四川盆地长宁区块寒武系龙马溪组页岩露头的微米压痕实验,分析页岩的细观力学特性,评价宏观、细观尺度下页岩力学特性的关系。... 详细信息

针对页岩储集层力学特性较难获取的问题,提出基于微米力学测试技术的页岩细观力学特性定量评价方法;通过开展四川盆地长宁区块寒武系龙马溪组页岩露头的微米压痕实验,分析页岩的细观力学特性,评价宏观、细观尺度下页岩力学特性的关系。页岩微米压痕实验结果分析表明:细观弹性模量和压入硬度呈非均匀分布;宏观、细观实验对比分析显示弹性模量的细观实验统计平均值近似于宏观实验测量值。通过引入页岩组成参量——颗粒堆积密度,得到页岩组成与力学性质的关系:细观弹性模量和压入硬度随颗粒堆积密度的增加,呈非线性递增变化。基于硬度-颗粒堆积密度模型,逆向分析细观内聚力和内摩擦角,细观测量值的统计平均值略小于宏观值。微米力学测试技术可较好地表征页岩细观力学特性并有效预测宏观力学参量。

关键词：页岩细观力学特性微米压痕实验弹性模量压入硬度强度参数

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致密储集层应力敏感性评价

石油勘探与开发 2016年第1期43卷 107-114页

作者：肖文联李滔李闽赵金洲郑玲丽李铃西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

通过对比分析表征岩石渗透率与有效应力关系的经验模型与理论模型,得到3种应力敏感系数(S、α、β)的表达式;结合实验数据和岩石微观结构特征,提出致密砂岩应力敏感性划分标准。用经验模型与理论模型分析致密砂岩和不同类型花岗岩渗透... 详细信息

通过对比分析表征岩石渗透率与有效应力关系的经验模型与理论模型,得到3种应力敏感系数(S、α、β)的表达式;结合实验数据和岩石微观结构特征,提出致密砂岩应力敏感性划分标准。用经验模型与理论模型分析致密砂岩和不同类型花岗岩渗透率与有效应力的实验数据,进一步明确经验模型以及应力敏感系数的物理含义,并计算岩石的3种应力敏感系数,仅S中不含不确定指数n,具有明确的物理意义。基于3种应力敏感系数特征、渗透率与有效应力关系的研究,发现可用应力敏感系数S划分储集层岩石的应力敏感性:S>0.40为强应力敏感性;S及岩性也影响岩石的应力敏感性。

关键词：致密砂岩应力敏感性应力敏感系数有效应力渗透率微观结构

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基于CT扫描技术研究页岩水化细观损伤特性

石油勘探与开发 2014年第2期41卷 227-233页

作者：马天寿陈平油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)

针对页岩地层钻井井壁稳定研究中的页岩水化问题,提出了基于CT扫描技术的页岩水化细观损伤特性定量评价方法,开展了不同水化阶段页岩岩样CT扫描实验,并分析了页岩水化细观损伤特性。对CT扫描图像及其灰度直方图进行分析后发现:浸泡前期... 详细信息

针对页岩地层钻井井壁稳定研究中的页岩水化问题,提出了基于CT扫描技术的页岩水化细观损伤特性定量评价方法,开展了不同水化阶段页岩岩样CT扫描实验,并分析了页岩水化细观损伤特性。对CT扫描图像及其灰度直方图进行分析后发现:浸泡前期是岩样内部产生细观损伤的主要时期,随着浸泡时间的增加,主要发生缓慢的损伤拓展;CT图像灰度直方图由单峰型变为双峰型是页岩内部损伤急剧增加的标志。通过伪彩色增强技术可以提高CT图像的视觉分辨率,CT图像完整度和破损度分析有利于定量评价页岩水化细观损伤。对CT图像进行了分割并得到了损伤变量与浸泡时间的关系:页岩水化后的细观损伤主要发生在浸泡前期,这一阶段是细观损伤的起始阶段和快速演化阶段,此后随着损伤变量持续而缓慢的增加,岩样将发生宏观破坏。

关键词：页岩气井壁稳定页岩水化 CT扫描细观损伤图像处理

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基于统一强度理论的套管全管壁屈服挤毁压力

石油勘探与开发 2016年第3期43卷 462-468页

作者：林元华邓宽海孙永兴曾德智西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学石油管工程重点实验室

在充分考虑套管拉压强度差、中间主应力、材料硬化、屈强比对套管全壁屈服挤毁压力影响的基础上,根据统一强度理论推导均匀外压下套管全壁屈服挤毁压力的统一算法。该方法适合于计算具有拉压强度差效应和中间主应力效应的套管挤毁强度;... 详细信息

在充分考虑套管拉压强度差、中间主应力、材料硬化、屈强比对套管全壁屈服挤毁压力影响的基础上,根据统一强度理论推导均匀外压下套管全壁屈服挤毁压力的统一算法。该方法适合于计算具有拉压强度差效应和中间主应力效应的套管挤毁强度;建立了VON MISES、TRESCA、GM、双剪屈服4种典型屈服准则下的全壁屈服挤毁公式,其中双剪屈服准则下计算公式的计算值最大,可作为全壁屈服挤毁压力设计的上限,TRESCA屈服准则下计算公式的计算值最小,可作为全壁屈服挤毁压力设计的下限。数据计算对比表明,新全壁屈服挤毁公式的计算值比其他公式更接近实验值。

关键词：统一强度理论套管挤毁全壁屈服挤毁压力拉压强度差中间主应力

川东北地区二叠系吴家坪组二段页岩储层特征及有利区分布

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岩性油气藏 2025年第01期 1-12页

作者：罗冰文华国廖义沙张兵姚永君温思宇杨凯中石油西南油气田公司勘探开发研究院油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都理工大学成都理工大学沉积地质研究院中国石油西南油气田公司重庆气矿成都理工大学地球物理学院

四川盆地上二叠统吴家坪组海相页岩是页岩气勘探开发的热点层系。通过X射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜、有机地球化学、低温氮气吸附等分析，对川东北地区二叠系吴家坪组二段海相页岩的沉积相展布、储层及烃源岩特征进行了分析，明确了... 详细信息

四川盆地上二叠统吴家坪组海相页岩是页岩气勘探开发的热点层系。通过X射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜、有机地球化学、低温氮气吸附等分析，对川东北地区二叠系吴家坪组二段海相页岩的沉积相展布、储层及烃源岩特征进行了分析，明确了储层发育的主控因素，并对储层发育有利区进行了预测。研究结果表明：(1)川东北地区吴二段的沉积受海平面上升和裂陷发育的影响，主要为深水陆棚相，在达州—开江—万州—忠县一带沿北西—南东方向呈连通条带状展布。(2)研究区吴二段页岩储层中矿物组成复杂，脆性矿物含量较高，平均质量分数为67.9%；与四川盆地志留系龙马溪组页岩相似，研究区的石英具有生物成因特征而呈絮凝状，草莓状黄铁矿粒径均较小（小于6.0μm），指示沉积水体为还原环境，有利于有机质的富集；页岩储层平均孔隙度为4.11%，孔隙类型包括有机质孔隙、粒内孔隙、粒间孔隙及微裂缝，孔隙结构以狭缝孔为主，中孔对孔体积的贡献率最大。(3)研究区吴二段烃源岩具有高TOC含量、高成熟度特征，TOC平均值为4.80%,Ro平均值为2.53%，达到过成熟阶段，干酪根类型主要为Ⅱ型，具有良好的生气潜力，基本达到Ⅰ类页岩气储层标准。(4)研究区吴二段储层主要受控于沉积环境和成岩改造作用，深水陆棚沉积环境有利于页岩储层的形成，石英的抗压保孔作用和有机质生烃作用是页岩储层形成的关键，石英含量、TOC含量和孔隙度均呈正相关关系；开江—梁平、万州地区为吴二段有利页岩储层分布区。

关键词：页岩气深水陆棚相还原环境脆性矿物有机质孔隙吴家坪组二段上二叠统开江—梁平万州地区川东北地区

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随钻地层测试压力响应数学模型及物理实验考察

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地球物理学报 2014年第7期57卷 2321-2333页

作者：马天寿陈平油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 成都610500

基于随钻地层测试基本原理和渗流理论,建立了圆柱坐标系下压力下降和压力恢复阶段的压力扩散微分方程,确定出随钻地层压力测试定解问题,通过对定解问题的边界进行齐次化处理,并采用有限差分方法建立了四维空间下的显格式差分方程,以解... 详细信息

基于随钻地层测试基本原理和渗流理论,建立了圆柱坐标系下压力下降和压力恢复阶段的压力扩散微分方程,确定出随钻地层压力测试定解问题,通过对定解问题的边界进行齐次化处理,并采用有限差分方法建立了四维空间下的显格式差分方程,以解析方法和有限差分方法分析了点源单相单测试室均质球形渗流问题,两种方法计算误差小于2.00%,检验了有限差分方法的正确性.采用有限差分方法定量分析了不同渗透率(0.1×10^(-3)μm^2、1.0×10^(-3)μm^2和10.0×10^(-3)μm^2)地层下,表皮效应、储集效应、地层非均质性、抽吸速率、抽吸探头半径等因素对压力响应的影响,分析表明,这些因素对压力响应曲线的影响十分显著,主要表现在抽吸压降、压降速率、压力恢复速率、恢复时间等几个方面,而且不同渗透率地层的敏感程度差异比较大.建立了地层压力测试模拟实验平台,模拟了3种不同渗透率(108.81×10^(-3)μm^2、16.10×10^(-3)μm^2和4.79×10^(-3)μm^2)地层的压力抽吸测试,并采用有限差分方法对实验进行了数值模拟.结果表明,数值模拟与实测压力响应一致性非常好,二者绝对误差小于1.60MPa,相对误差低于5.00%(最大误差4.92%),验证了有限差分数值方法的正确性和准确性.

关键词：地层压力孔隙压力随钻地层测试有限差分模拟实验

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基于微CT技术的砂岩数字岩石物理实验

地球物理学报 2014年第4期57卷 1133-1140页

作者：刘向君朱洪林梁利喜油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学成都610500

数字岩石物理技术可弥补传统岩石物理实验的诸多不足,为岩石物理学研究提供一个新平台.本文以常规砂岩为研究对象,利用微CT扫描结合先进的图像处理技术建立了具有真实孔隙结构特征的三维数字岩芯模型;应用Avizo软件内含的多种形态学算... 详细信息

数字岩石物理技术可弥补传统岩石物理实验的诸多不足,为岩石物理学研究提供一个新平台.本文以常规砂岩为研究对象,利用微CT扫描结合先进的图像处理技术建立了具有真实孔隙结构特征的三维数字岩芯模型;应用Avizo软件内含的多种形态学算法进行数字岩芯孔隙结构量化及表征研究,统计获取了孔隙度、孔隙体积分布及孔径分布特征,建立了等价孔隙网络模型;将Avizo与多场耦合有限元软件Comsol完美对接,实现了孔隙尺度的渗流模拟并计算获得绝对渗透率,对于考虑固相充填孔隙的情况,模拟计算了岩石有效弹性参数,并与近似Gassmann方程良好验证.本文所提出的将Avizo与Comsol结合使用的方法丰富了现有的数字岩石物理研究手段,为其大规模发展提供了一条新途径.

关键词：数字岩石物理砂岩孔隙结构微CT扫描岩石物理参数

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基于分数阶黏弹性本构方程的井眼蠕变模型

石油勘探与开发 2017年第6期44卷 982-988页

作者：彭瑀赵金洲李勇明油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 成都610500

为精确模拟井眼蠕变历程,预测和预防井壁坍塌、套管挤毁和卡钻等工程事故,在前人研究的基础上,将弹簧壶元件引入经典元件模型中,得到了分数阶模型的蠕变柔量,并验证了分数阶模型的拟合效果。研究认为分数阶模型能够实现少参数、高精度... 详细信息

为精确模拟井眼蠕变历程,预测和预防井壁坍塌、套管挤毁和卡钻等工程事故,在前人研究的基础上,将弹簧壶元件引入经典元件模型中,得到了分数阶模型的蠕变柔量,并验证了分数阶模型的拟合效果。研究认为分数阶模型能够实现少参数、高精度的模拟,并且相应参数的物理意义也更加明确。通过黏弹对应性原理,模拟了钻进和压井过程中的井眼蠕变情况,通过调整求导阶数可以使该模型在理想弹性体模型和标准固体模型之间转化,因此,基于标准固体本构方程和理想弹性体本构方程建立的井眼缩径模型仅是该模型的特例。分析模拟结果认为调整分数阶元件的阶数,可以在加快瞬态蠕变的同时降低稳态蠕变的速度,对蠕变曲线进行非对称调整,经典模型则无法通过调整单一参数达到这一目的,分数阶黏弹性本构方程拟合高度非线性实验数据的能力更强。

关键词：黏弹性本构方程分数阶模型弹簧壶元件井眼缩径岩石蠕变井壁稳定性

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非线性有效压力计算

地球物理学报 2013年第8期56卷 2808-2817页

作者：肖文联李闽赵金洲赵世旭西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

根据Robin关于有效压力的定义,结合Bernabé推测的孔隙压pp和围压pc图中的渗透率等值线变化形态,提出了一种新的非线性渗透率有效压力计算方法.用新方法和Bernabé切线有效压力计算方法对以往和本次实验的12块低渗岩芯的实验数据进行了... 详细信息

根据Robin关于有效压力的定义,结合Bernabé推测的孔隙压pp和围压pc图中的渗透率等值线变化形态,提出了一种新的非线性渗透率有效压力计算方法.用新方法和Bernabé切线有效压力计算方法对以往和本次实验的12块低渗岩芯的实验数据进行了处理分析,结果表明新方法和Bernabé方法计算得到的有效压力在pp和pc图中的渗透率等值线为直线时才相等.当等值线为曲线时,二者计算得到的有效压力不一样.新方法计算出的测试点的有效压力与渗透率的关系表现出更好的一一对应关系.为了进一步验证文章计算有效压力方法的有效性,用指数和乘幂两种函数分别拟合二种有效压力计算方法得到的有效压力与渗透率之间的关系.拟合结果表明,新方法得到的有效压力与渗透率的拟合效果优于用Bernabé方法计算得到的有效压力与渗透率拟合效果.

关键词：有效压力非线性割线切线渗透率