河南中牟页岩气区块页岩储层压裂改造实践与认识

在地质、岩石力学以及地应力特征分析的基础上,对牟页1井进行了可压性综合评价,结果表明,有利因素为井页岩含气层岩石脆性指数较高、天然裂缝较发育,不利因素为地应力差异较大。针对储层地质和工程特点,确定了压裂方案;利用数值模拟,对压裂参数进行优化调整。根据压裂压力历史拟合分析及微地震监测结果可知,压后形成一定规模的复杂裂缝,改造范围较大,试气后获得1256m~3日产量,取得了河南页岩气勘查的重大发现,该区块具备较好的勘探前景。     

白云岩储层地质力学特征分析及在储层改造优化应用——以塔中东部为例

针对塔里木油田塔中东部中下寒武统白云岩储层岩性组分复杂,石膏含量较高,压裂改造效果差等问题,在岩石力学实验、岩石组分精细确定基础上建立白云岩储层弹性模量、泊松比、强度、可压裂性等计算模型,并分析不同岩性组分岩石力学参数的影响规律,同时通过井筒资料分析地应力方位,建立地应力计算模型,分析不同组分含量对地应力影响,确定精细地应力剖面,并分析纵向变化规律;另一方面,开展天然裂缝产状信息处理、提取,分析主应力与裂缝走向关系,利用已压裂井资料确定天然裂缝内聚力、滑动摩擦系数,并定量计算天然裂缝面正应力、剪应力,确定不同注入压力下的开启率,从而确定中深5井超深、致密、含膏白云岩储层以压裂为主的改造方案,在此基础上根据分层应力剖面、水平应力差、地层可压裂性、天然裂缝力学特征优化压裂施工层段、泵注程序、分段射孔簇、施工压力等。     

陆相页岩油岩石可压裂性影响因素评价与应用——以沧东凹陷孔二段为例

大港探区沧东凹陷孔二段发育典型的陆相页岩油,国内外以海相页岩油气为对象的脆性指数模型不适用于指导陆相页岩油岩石压裂改造。在系统分析沧东凹陷孔二段页岩油储层地质特征基础上,开展岩心三轴破裂实验,利用分形方法建立了反应岩石变形破坏全过程特征的力学脆性指数模型;基于天然裂缝扩展分析,建立了天然裂缝和地应力影响因子的计算方法,以及综合岩石脆性、天然裂缝和地应力三因素的缝网指数模型,实现了对页岩可压裂性的定量预测。应用该模型建立水平井可压裂性指数剖面,优化水平井簇间距设计、射孔参数及压裂施工参数,优选滑溜水+低伤害压裂液体系、石英砂+陶粒组合支撑剂,形成页岩油水平井体积压裂技术。技术成果应用于GD1701H井、GD1702H井,微地震、稳定电场监测证实形成复杂网络裂缝,取得了显著的增产效果。     

页岩储层可压性剖面模型研究及应用

水力压裂是有效开发页岩储层的关键技术,页岩的可压裂性是评价页岩储层被有效压裂程度的一个定性指标。岩石力学实验、全岩分析等常规方法因受取心层段、成本等限制,求取的可压性指数存在片面、不连续等缺点。借助测井方法代替常规方法求取目标储层岩石力学参数与矿物组成,结合岩石脆性、矿物组分、成岩作用等影响因素建立了单井可压性剖面模型,利用模型计算了孔南地区页岩储层可压性剖面并对其进行了定量评价,模型方法与实验方法的计算结果较为一致。可压性剖面模型的应用,实现了对整个储层的连续评价,可为页岩储层有效开发提供准确参考依据。     

湖相泥页岩脆性指数计算方法探讨与应用——以黄骅坳陷沧东凹陷孔二段为例

在评价湖相泥页岩脆性过程中,应用广义脆性指数计算结果值偏大,而应用狭义脆性指数计算结果值明显偏小,且二者均与实测工程力学脆性指数没有良好的对应关系,无法客观反映泥页岩的脆性特征。在对黄骅坳陷沧东凹陷孔二段泥页岩系统取样分析的基础上,通过建立岩石矿物成分与工程弹性参数之间的关系,确定了利用岩石矿物成分加权计算脆性指数的方法。岩石矿物成分与工程弹性参数计算的脆性指数回归可以得到泥页岩脆性指数计算公式,公式表明石英对脆性贡献最大,白云石、长石次之,方解石、黄铁矿、方沸石影响较弱,黏土对脆性贡献最小。利用该方法对沧东凹陷GA井孔二段进行计算,指导压裂方案设计,取得了良好的应用效果。     

压裂工况下近井筒地应力及套管载荷分布规律研究

为了研究水力压裂工况下套管损坏机理及套管载荷影响因素,开展了储层岩石力学参数测试,建立了套管–水泥环–地层–裂缝的多场耦合有限元分析模型,分析了水力压裂扩展时近井筒地应力及套管载荷的分布规律及影响因素。研究结果表明,储层中天然裂缝的存在引起水力裂缝的非均匀扩展,套管承受非均匀载荷;当储层地应力差增加、弹性模量降低时,近井筒地应力及套管载荷增加;天然裂缝数量及天然裂缝分布形态对近井筒地应力及套管载荷的影响较为复杂。研究结果为页岩储层优化固井设计及压裂设计、减少套管损坏问题提供了理论依据。     

综合求取地应力剖面新方法及其应用

测井方法可以连续测量岩石力学特性,但用于模拟计算应力时,数据误差则较大;岩心测试方法测量的力学特性准确,但数据有限;压裂测试被认为是直接测量就地应力的最佳方法,但受条件限制,该方法较少运用,而且不能获得连续的地应力剖面。文中提出了运用高温高压三轴应力试验测试岩石静态力学特性,利用测井资料计算岩层动态力学特性,建立起动、静态力学参数的关系,然后获得静态岩石力学参数的纵向连续数据,并结合压裂施工数据来确定分层地应力模型,从而获得地应力剖面的新方法。利用这一方法对二连盆地XX 区块建立了分层地应力剖面模型,计算结果与实测数据吻合较好,证明了该方法正确、可靠,为该区的下一步开发提供了有效的技术参数。     

测井分析基础 第十部分 根据测井分析确定岩石力学特性值

正确地设计和执行包括水力压裂在内的完井工作,能够增强油藏的生产率。这种优化能否取得成功部分与能否预测水力压裂对开采性能的影响有关。对经水力压裂的井性能的控制来自裂缝、储层特性和井本身。本文将涉及获得岩石的就地应力值和就地应力剖面并确定杨氏模量的一些方法。     

测井分析基础：第十部分 根据测井分析确定岩石力学特性值

正确地设计和执行包括水力压裂在内的完井工作，能够增强油藏的生产率。这种优化能否取得成功部分与能否预测水力压裂对开采性能的影响有关。对经水力压裂的井性能的控制来自裂缝、储层特性和井本身。本文将涉及获得岩石的就地应力值和就地应力剖面并确定杨氏模量的一些方法。     

湖南保靖区块龙马溪组岩石力学特征及可压性评价

为评价保靖区块龙马溪组生气潜力和产能,完井后需要对该地区龙马溪组优质页岩进行可压裂性评价,为后期压裂改造和试气提供依据。借助研究区测井、录井、岩心化验数据的分析和处理,对保靖区块龙马溪组页岩储层特征和对岩石可压性影响的关键因素进行研究,获得对可压性有影响的正相关指标和负相关指标,采用相关性分析和层次分析法建立可定量评价研究区页岩储层可压裂性的数学模型,研究结果表明:龙马溪组储层具有有机质丰富、低孔低渗、脆性矿物含量高,杨氏模量较高,泊松比中等,地应力差小的特点,具备一定的页岩气勘探潜力和压裂改造条件,利用可压性系数,将研究区的页岩可压裂性分为3个级别,即可压裂性差(可压裂系数为0.1～0.4)、可压裂性中等(可压裂系数为0.4～0.6)和可压裂性好(可压裂系数0.6),应选择可压裂系数大于0.4的页岩层进行水力压裂。运用可压裂系数模型计算研究区页岩储层的可压性中等,保页3井可压裂系数较高,是研究区页岩较理想的压裂候选井,保页1井可压性系数较低、压裂改造较为困难,评价结果与后期压裂施工效果较为吻合,研究成果可为今后页岩气、煤层气可压性定量评价和压裂施工提供借鉴。     

利用邻层反演水平层理页岩地应力方法

水平层理页岩垂直和平行层理方向岩石力学特性的强差异及岩石的破碎性,造成现有地应力计算方法精度不够及地应力室内岩心试验困难。为了有效地指导钻井和压裂设计,开展了页岩地应力评价方法研究。利用单轴压缩试验,获得了不同层理面方向的页岩弹性参数,岩石呈现明显的横观各向同性特征。基于横观各向同性材料的本构关系、并假设在沉积和后期地质构造运动过程中地层和地层之间不发生相对位移,建立了利用邻层砂泥岩地应力反演水平层理页岩地应力的模型,并分析了地应力的敏感性因素及其影响规律。结果表明,页岩地应力受控于邻层砂泥岩的弹性模量、泊松比、地应力值和页岩自身的弹性参数,利用该方法计算的最大和最小水平主应力值比Terzaghi和Newberry模式高,处于黄荣樽模式的上、下限范围内。研究结果为评价水平层理页岩地应力提供了新的方法。      

基于测井资料的TIV地层水平地应力计算方法

低孔低渗地层常具有TIV各向异性特征,准确计算水平地应力对该类储层的射孔和压裂设计至关重要。为了更加准确地计算TIV地层的水平地应力,针对该类地层的低压特征,优选Bowers法求取地层孔隙压力,然后利用阵列声波测井资料求取TIV地层的岩石力学参数（垂直与水平方向上的杨氏弹性模量和泊松比）;同时考虑层理面产状对水平地应力的影响,改进了传统的Sn模型,建立了TIV地层水平地应力新计算模型。用新模型计算了鄂尔多斯盆地合水地区长6、长7和长8段TIV地层的水平地应力,计算结果与实测最大、最小水平地应力的最大相对误差分别为8.70%和7.86%,低于Sn模型的相对误差。研究结果表明,新模型计算的水平地应力更符合实际地应力纵横向分布的变化规律,可为致密油储层的水力压裂设计提供更可靠的参考依据。      

中国陆相页岩油测井评价技术方法新进展

与北美地区的海相页岩油相比,中国陆相页岩油普遍具有岩石矿物成分复杂、储层非均质性强、单层厚度薄和岩性岩相纵向变化快等典型特点,测井岩性识别、储层参数精确计算及品质精细划分难度极大,这给测井准确评价页岩油“甜点”带来了巨大挑战。针对目前松辽、鄂尔多斯、准噶尔和渤海湾等盆地页岩油勘探区域测井评价遇到的诸多难点,重点讨论了以四维数字岩心、实验室多状态二维核磁共振及井场移动式全直径岩心核磁共振为代表的页岩油岩石物理实验新方法和以元素测井矿物组分高精度计算、电成像沉积构造识别、水平井解释及压裂效果评价为代表的处理评价新技术,并以系列关键核心技术突破构建了中国陆相页岩油测井评价方法体系,展现了近年来页岩油测井评价技术在中国的创新与发展。     

基于岩石物理分析的页岩气叠前预测方法在川南威远地区的应用

在页岩气勘探开发中，地球物理技术发挥着不可替代的重要作用。为了探索地震参数与页岩气储层评价参数之间的关系，对四川盆地长宁—威远地区五峰组—龙马溪组岩石物理实验的分析结果表明，岩心总有机碳（TOC）含量和岩心总含气量与纵横波速度比的相关性相对最好。当纵横波速度比逐渐增大时，岩心TOC含量和岩心总含气量整体呈逐渐减小的趋势，这一结果可以指导页岩气储层TOC含量和总含气量的预测。结合测井评价对多种岩石物理参数开展页岩气储层的敏感性分析认为，纵横波速度比是识别页岩气储层最有效的参数。基于岩石物理分析结果建立页岩气储层TOC含量、总含气量与纵横波速度比之间的对应关系，并利用叠前反演技术和岩石力学脆性评价方法对四川盆地南部威远地区W4井区五峰组—龙马溪组页岩气储层厚度、TOC含量、总含气量和脆性指数等评价参数进行定量预测，根据预测结果对研究区页岩气储层开展综合评价，可为确定页岩气核心建产区及其开发方案提供有力技术支撑。     

基于岩石物理分析的页岩气叠前预测方法在川南威远地区的应用

在页岩气勘探开发中，地球物理技术发挥着不可替代的重要作用。为了探索地震参数与页岩气储层评价参数之间的关系，对四川盆地长宁—威远地区五峰组—龙马溪组岩石物理实验的分析结果表明，岩心总有机碳（TOC）含量和岩心总含气量与纵横波速度比的相关性相对最好。当纵横波速度比逐渐增大时，岩心TOC含量和岩心总含气量整体呈逐渐减小的趋势，这一结果可以指导页岩气储层TOC含量和总含气量的预测。结合测井评价对多种岩石物理参数开展页岩气储层的敏感性分析认为，纵横波速度比是识别页岩气储层最有效的参数。基于岩石物理分析结果建立页岩气储层TOC含量、总含气量与纵横波速度比之间的对应关系，并利用叠前反演技术和岩石力学脆性评价方法对四川盆地南部威远地区W4井区五峰组—龙马溪组页岩气储层厚度、TOC含量、总含气量和脆性指数等评价参数进行定量预测，根据预测结果对研究区页岩气储层开展综合评价，可为确定页岩气核心建产区及其开发方案提供有力技术支撑。     

吐哈盆地山前构造带构造地应力测井响应特征及其对储集层物性的影响

首先研究了地应力所造成的测井响应特征,提出泥岩电阻率是挤压地应力的灵敏指示计;然后,基于泥岩电阻率对地应力响应灵敏的特性,定性确定地应力在井筒方向上的分布规律,分析地应力对储层一盖层系统的影响,发现优质储层总是分布于高挤压应力背景下相对低应力处,同时,在分析岩心资料、试油资料和测井资料的基础上,确定了泥岩电阻率与邻近砂岩储层品质的关系;最后,从有效地应力角度将挤压应力非均质性和欠压实作用统一起来,指出有效地应力作用是影响储层品质的本质因素。     

考虑井壁稳定及增产效果的页岩气水平井段方位优化方法

针对页岩气水平井钻井过程中常见的井壁失稳垮塌问题,为提高井壁稳定性和为后期压裂增产提供良好的条件,分析了层理面产状和地应力类型对井壁稳定性的影响,并对压裂缝与水平井段夹角,以及与水平气井产量之间的关系进行了研究,进而提出了通过对水平井段方位的优化来提高井壁稳定性和改善压裂增产效果的技术思路:利用川南地区页岩气井的测井、地应力及岩石力学资料,通过页岩层理面破坏模型及本体破坏模型分析计算出不同方位角下的井壁坍塌压力,找出井壁稳定性最好时井眼与层理面产状和地应力类型之间的关系;通过对压裂缝延伸方向的分析,得出了压裂缝的一般延伸规律;利用产能公式计算裂缝与水平井段呈不同夹角时的产量,以此获得了裂缝与水平井段夹角影响压裂效果的规律。还以川南地区的W201-H3井为例,充分考虑页岩气井壁稳定及增产效果,提出了有针对性的水平井段方位优化设计,使该井能在保持良好井壁稳定性的前提下获得良好的增产效果。     

泥页岩油藏测井评价新方法——以松辽盆地古龙凹陷青山口组为例

泥页岩油藏是一类重要的非常规油气资源,测井评价技术在其勘探和开发中发挥重要作用。目前针对非构造裂缝型泥页岩油藏,国内外现有的常规测井评价技术均不能满足该类油藏勘探开发的需求。以松辽盆地白垩系青山口组泥页岩油藏为例,针对泥页岩油藏勘探与工程改造需求,以"非常规思想"为指导,从烃源岩品质、矿物组分、地层压力、岩石脆性、裂缝识别等角度开展测井定量评价方法研究。在此基础上,优选泥页岩有机碳含量、地层压力系数和岩石脆性指数这3个表征参数,建立了泥页岩油藏有效储层测井识别与定量评价方法,最终形成泥页岩油藏测井评价配套技术。该技术成果填补了国内非常规泥页岩油藏测井评价技术的空白,为我国泥页岩油藏勘探开发提供了重要技术支持和保障。     

基于应力反演的页岩可压性评价方法

地应力求取及可压性评价是进行页岩压裂设计的基础,由于页岩构造和组分的特殊性,目前尚未建立统一的页岩可压性评价方法.为此,以川东南某页岩气区块为研究对象,基于该页岩气区块十余口压裂井196段施工数据,在建立井口压力与井底压力实时转换模型的基础上,反演了该区块储层的破裂压力和水平主应力,反演结果与岩心测试结果相对误差低于1...     

利用测井资料预测水平井压裂裂缝形态

水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算起裂点及其扩展点并不断迭代求解直至满足约束条件,建立裂缝延伸扩展数学模型;提出了用测井资料预测压裂裂缝长、宽、高的方法,建立用测井资料预测水平井压裂裂缝形态的方法。针对四川页岩气水平井,研究了用测井资料计算岩石力学参数和地应力方法,对四川页岩气水平井H1-3井压裂裂缝形态进行了预测,预测结果与微地震监测结果进行对比,表明水平井H1-3井预测结果能够反映近井周围压裂裂缝的延伸情况。