基于岩石物理实验的页岩脆性测井评价方法

页岩的脆性特性对其储层压裂改造效果有着重要的影响,岩石物理实验与测井技术相结合既能够获得直接的脆性参数,又能保证所取资料的连续性。为此,针对四川盆地蜀南地区下志留统龙马溪组页岩岩样开展了综合研究,形成了一套系统的、基于岩石物理实验的脆性指数测井评价方法:首先,通过岩石物理实验,建立页岩动静态参数的转换模型,可将测井计算的动态参数较好地转换为静态参数,大大提高了测井计算页岩脆性指数的精度;其次,针对页岩岩样进行矿物成分测定,进一步分析确定了影响该区页岩压裂改造的主要脆性矿物,取得了实验与理论的突破。结论表明:1当黏土含量大于40%时,岩石脆性明显降低,当黏土含量小于40%时,岩石脆性指数与黏土含量关系不明显;随着石英+长石+白云石含量的增加,岩石脆性增大,随着方解石含量增高,岩石脆性略有降低。2当测井资料齐全,有纵横波和密度测井资料时,所建立的页岩脆性指数计算方法(即泊—杨法和矿物含量法)计算的页岩脆性指数结果精度较高;当测井资料较少,无阵列声波测井时,矿物成分法作为泊—杨法的补充,同样能够较准确地评价页岩的脆性。该研究成果为现场试油层位优选及储层改造提供了技术支撑。     

综合矿物组分和弹性力学参数的页岩脆性评价方法

利用常规测井和阵列声波、元素俘获等特殊测井资料,结合X衍射和岩石三轴抗压强度等岩石力学实验,综合考虑不同矿物组分与弹性力学参数的关系,建立了一种新的脆性指数评价模型。新的岩石脆性计算方法既克服了岩石力学参数法不考虑微观矿物组分的缺点,又解决了矿物组分法对宏观岩石力学参数缺乏考虑的问题。与已有的脆性指数计算方法相比,新方法较准确地体现了不同矿物组分对页岩脆性的贡献率,为研究区页岩储层的压裂工作奠定了基础。     

基于应力-应变曲线形态的致密气储层脆性研究

岩石的脆性研究对致密气的勘探开发具有重要意义。储层岩石脆性越高,压裂后裂缝越发育,产能越高。以鄂尔多斯盆地东北部二叠系致密气储层为研究对象,通过研究脆性岩石的单轴压裂起裂机制,以单轴压裂曲线的起裂点和峰值点的应力与应变为基础,结合多种脆性计算公式,建立了新的脆性指数计算模型。研究表明:利用新模型计算的脆性指数与基于静态岩石力学参数计算的脆性指数具有很明显的函数关系,可以有效表征研究区岩石的脆性;基于单轴抗压实验的压裂效果,利用新建立的脆性指数和初裂点指数可以有效地建立储层的压裂效果划分标准。该研究成果丰富了储层脆性计算的方法,建立了新的脆性评价标准。     

致密地层岩石脆性指数的测井优化建模

脆性评价是页岩油气、致密油气等非常规油气藏的大型压裂、开发等储层改造工程中的关键工作。根据岩石力学、动态弹性参数和岩石物理、X-射线衍射、地球化学等资料,分析了国内外几种常用脆性指数之间的相互关系,研究了弹性参数法脆性指数与岩石矿物组分及含量的关系,明确了矿物及组分对脆性的影响并应用多元回归法建立了基于权重矿物组分的脆性指数模型。构建新的岩石物理体积模型,应用最优化测井方法得到岩石的矿物和孔隙含量,实现了基于常规测井资料的脆性指数精确计算。研究表明:岩石脆性指数与矿物组分及含量有关,不同区块、不同地层的矿物具有不同的脆性特征;该工区方解石是使岩石脆性增强和裂缝产生的主要矿物,有机碳、黏土、石英和斜长石是降低脆性的重要矿物;基于常规测井资料的优化计算所得岩石组分及含量与实验数据一致性高;将处理结果与矿物组分模型相结合得到的脆性指数与弹性参数法脆性指数基本一致,为无横波资料井的岩石脆性评价奠定了基础。     

致密砂岩脆性指数测井评价方法 ——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密砂岩储集层为例

岩石的脆性指数是致密砂岩油气体积压裂设计中应考虑的重要因素之一。通过对岩石弹性参数法和矿物成分法两种脆性指数测井评价方法的分析,并应用岩石力学实验和全岩X衍射分析实验标定,建立了应用常规测井的多矿物模型确定致密砂岩脆性指数的方法。对鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密砂岩储集层实际资料处理结果表明,应用常规测井资料对岩石脆性指数进行评价,可以弥补由于阵列声波（或声波扫描）测井采集井数较少难以开展岩石脆性指数平面分布研究的不足,为致密砂岩油气“甜点”优选提供技术支持。     

页岩气储层可压裂性评价技术

从页岩气储层岩石的脆性指数、断裂韧性、岩石力学特性3个方面,对中国页岩气储层可压裂性评价技术进行了研究。根据弹性模量与泊松比的分布范围,建立了适用于四川盆地下志留统龙马溪组页岩的脆性指数预测模型;总结了室内实验测定和利用测井数据计算页岩储层Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性的计算方法;初步建立了以弹性模量E、泊松比μ、单轴抗拉强度S_t三项岩石力学参数为自变量,可压裂指数F_rac为因变量的可压裂性评价方法;绘制了可压裂指数立体图版,据此评价页岩气储层压裂的难易程度,弹性模量值越高,泊松比和抗拉强度值越低,则F_rac值越高,反映储层越容易被压裂。根据地震测井和垂直地震剖面(VSP)等资料,结合室内实验校正,获取整个储层的岩石力学参数后,可以计算任意处的可压裂指数,建立储层可压裂性立体分布图。     

TOC含量对页岩脆性指数影响分析

页岩储层的有效开发依赖水平井段的压裂,脆性指数是影响压裂施工设计的一个重要参数。有3种脆性指数计算结果常相互矛盾。通过基于岩心数据刻度对不同页岩层段测井响应特征的比较研究,发现总有机碳含量(TOC)对声波时差和补偿密度等用于计算脆性指数的测井曲线均有影响,是导致3种方法计算结果各不相同的主要原因。采用TOC校正方法与岩心实验数据约束测井评价可使3种计算结果非常接近,有效解决了TOC含量对脆性指数评价的影响。该方法在多口井中应用,效果良好。     

应力对泥页岩储层脆性影响的试验分析及应用

随着地层埋深增加,岩石脆性降低,逐渐由硬脆性转变为韧性,而常规矿物组分法评价泥页岩脆性时没有考虑地层应力（埋深）的影响,因此评价结果存在一定误差。为此,从岩石脆性的最初定义出发,在不同围压条件下对陆相泥页岩岩样进行了力学测试,并利用应变法分析了泥页岩的脆性特征。结果表明:随着围压升高,泥页岩的弹性应变与塑性应变均增大,而脆性指数降低;泥页岩的弹性应变与塑性应变具有非常好的正相关性。对于文中所研究区块,埋深1 250.00,2 500.00和3 500.00 m处及埋深3 500.00~5 000.00 m和5 000.00~6 000.00 m范围内的泥页岩脆性指数分别约降低5.97%,8.55%,10.74%,14.00%和18.00%;当泥页岩储层中脆性矿物含量分别大于65%,60%,55%和小于50%时,其开发埋深下限分别为6 000.00,5 000.00和3 000.00 m以及基本不具备商业开发价值。研究结果表明,将应力（埋深）对泥页岩脆性的影响定量化,可以对采用矿物组分法计算的泥页岩脆性指数进行校正,为优选可压裂层段提供依据。      

基于岩石物理实验的致密油储集层脆性指数预测——以柴达木盆地跃灰101井区为例

柴达木盆地柴西南区跃灰101井区下干柴沟组上段Ⅳ油组储集层为致密湖相碳酸盐岩,该类储集层脆性评价缺乏定量表征依据。通过致密油储集层脆性指数预测,探讨了致密油储集层脆性评价的关键技术。首先,在岩心X射线衍射全岩矿物分析基础上,利用矿物含量计算样品脆性指数,在岩石高温高压三轴力学实验和声波三轴实验基础上,定量计算样品脆性指数,进一步确定动、静态杨氏模量及纵、横波转换关系;其次,通过叠前弹性参数同时反演技术,获取纵、横波阻抗及密度数据体,进而计算杨氏模量和泊松比数据体,利用动、静态杨氏模量关系将其转换到静态杨氏模量,完成静态脆性指数计算;最后,对目的层的脆性及岩性平面分布进行分析,明确致密油勘探重点区域,并通过后续实钻井验证方法有效性。     

基于矿物组分与断裂韧度的页岩地层脆性指数评价模型

利用岩石力学参数计算页岩地层脆性指数其结果存在不确定性,而由矿物组成得到的结果不能反映地层的实际脆性。为此,在用矿物组分计算地层脆性的基础上,引入断裂韧度作为每种矿物的加权系数,建立了页岩地层脆性指数评价新模型。用页岩地层的岩石力学模型、脆性矿物模型和建立的新模型分别计算了某井页岩地层的脆性指数,并对其结果进行了对比。结果发现,在岩石力学参数异常段,新模型的评价结果比岩石力学模型高10%左右,且评价结果与压裂效果一致。研究表明,新模型的脆性指数与断裂韧度之间呈负线性关系,地层断裂韧度越大,则脆性指数越小,反之亦然。分析认为,该模型有效避免了单一矿物含量模型带来的缺陷,同时新模型与页岩地层的含气量和有机质含量无关,对页岩地层来说是一种高效的模型。      

沁水盆地海陆交互相页岩脆性指数预测与测井响应分析

沁水盆地煤系地层勘探开发时间长，但测井系列简单，通过全岩分析获取矿物组分的岩心数量十分有限，因此，目前该地区页岩储层的脆性评价以定性为主，缺少定量表征。基于XRD全岩分析的矿物组分信息，通过矿物法计算了沁水盆地海陆交互相页岩岩心的脆性矿物指数，分析了页岩地层的测井响应特征及对脆性矿物指数的影响，采用多元回归方法，建立了该区石炭-二叠系页岩地层矿物指数的计算模型。研究区内石英、长石、菱铁矿及黄铁矿对储层脆性有主要贡献，其含量与页岩脆性指数成正比；而黏土矿物含量较高，有利于提高岩石塑性，不利于裂缝伸展。不同测井响应对脆性指数的反映程度不同，脆性矿物指数与密度值呈正相关，与自然伽马值呈负相关，而与电阻率和声波时差的关系不明显，呈微弱的负相关。多元线性回归方法计算得到的脆性矿物指数与矿物法得到的结果吻合度较好。      

利用阵列声波测井资料预测静态压裂参数

提出了一种通过岩心实验数据与测井数据相结合进行岩石静态弹性模量计算和压裂参数预测的方法。利用阵列声波测井资料提取地层的纵波、横波慢度,结合体积密度测井资料计算岩石动态弹性模量和压裂参数。计算的结果与实验室测定的岩样的静态参数进行回归拟合,从而建立动静态弹性力学参数之间的关系式,计算出静态的压裂参数,为制定油气层的压裂施工方案提供参考依据;提出现场压裂施工曲线数值不能检验阵列声波测井压裂预测结果,井下压力计曲线才能准确反映井下地层压裂结果。3口井的实际应用表明,该方法准确可靠。     

大庆油田高台子致密油测井评价方法研究

针对松辽盆地北部大庆油田高台子致密油藏,采用地球化学研究结果与测井技术相结合的方法,建立了烃源岩特征参数的测井解释模型。在微观孔隙结构特征研究基础上,应用岩电实验和核磁实验资料,开展了储层有效性评价,为致密油层下限确定探索了一种新方法。以岩石力学理论和实验为基础,建立了脆性指数、地应力等参数解释模型,形成了一套致密油测井评价技术,评价结果应用于研究区储层压裂改造、井位部署和储量综合评价中,见到了良好的效果。     

油田高台子致密油测井评价方法研究

针对松辽盆地北部大庆油田高台子致密油藏,采用地球化学研究结果与测井技术相结合的方法,建立了烃源岩特征参数的测井解释模型.在微观孔隙结构特征研究基础上,应用岩电实验和核磁实验资料,开展了储层有效性评价,为致密油层下限确定探索了一种新方法以岩石力学理论和实验为基础,建立了脆性指数、地应力等参数解释模型,形成了一套致密油测井评价技术,评价结果应用于研究区储层压裂改造、井位部署和储量综合评价中,见到了良好的效果.     

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。     

一种页岩储层脆性评价方法

页岩的脆性对于岩石起裂以及压裂复杂裂缝的形成具有重要影响,亦是综合评价储层可压性的关键指标。基于岩石全过程应力-应变曲线,综合室内岩心测试和测井解释数据建立了多元回归函数,建立了新型脆性指数计算方法,实现了储层多因素影响下脆性的定量表征和综合评价,并对涪陵焦石坝区块部分页岩气井储层脆性进行了分析研究。现场应用表明,与传统脆性评价方法相比,该方法计算结果在局部层段反映更为精细、更全面,同时与储层地质力学条件、现场施工情况具有较好的关联性。     

基于成像矿物谱的页岩气储层脆性指数计算方法——以四川盆地南部下志留统龙马溪组为例

页岩气储层脆性指数是页岩气藏压裂方案设计所需的核心参数之一,但目前获取该指数的方法成本较高、耗时耗力且过分依赖于取心资料。为了解决上述问题,以四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩气储层为研究对象,首先对该区的成像测井数据进行分析和校正、进行图像的直方图加强,将成像测井图像刻度为成像矿物谱;然后基于正态分布理论,并结合实验分析数据,通过解析成像矿物谱,获得了页岩气储层矿物含量;进而结合裂缝特征等建立了脆性指数的计算模型,形成了矿物含量及脆性指数的计算方法(以下简称新方法),并在该区的多口页岩气井进行了验证。研究结果表明:①新方法具有成本较低、适用性强、计算精度和实用价值较高等优点;②较之于目前常用的方法,新方法数据资料具有普遍性、脆性指数计算结果具有连续性;③新方法能够精确地反映层理、薄层及局部岩性变化等对脆性指数的影响,对于页岩气储层脆性及可压裂性评价有着重要的参考作用;④现场应用效果表明,新方法计算结果与实钻结果吻合程度高,该区多口井测试均获得了页岩气工业产能。结论认为,新方法为海相页岩气储层压裂优选评价提供了技术支撑。     

澳大利亚博文盆地薄煤层含气量测井评价方法及应用

以澳大利亚博文盆地为例,利用煤组的地质、测井及大量煤心实验分析数据,开展薄煤层含气量预测模型参数优选,采用回归分析法、等温吸附法及等温吸附校正法,分析含气量与固定碳、地层温度、压力、埋深及测井曲线之间的关系,建立了3个含气量评价模型,并进行了精细误差分析和方法优选。结果表明,光电吸收截面指数、补偿密度测井曲线和受围岩岩性影响小的地层温度、压力、埋深等属性参数适用于薄层测井解释,在薄煤层含气量评价中应用效果好。基于上述参数建立的3种评价模型中,等温吸附校正法含气量预测值与实测值吻合度高,适用于薄煤、泥、砂互层的地层特征;回归分析法可作为辅助模型用于验证未校正的等温吸附法在含气量大于20m3/t时误差较大,具有局限性。     

一种基于应力-应变特征的岩石脆性指数评价改进方法

脆性指数作为岩石力学评价的重要指标之一,对准确评价岩石脆性特征具有重要意义。选取四川盆地新场气田须家河组五段的21块岩石样品,对其开展室内三轴岩石力学实验,分别模拟了样品在围压0 MPa,12 MPa,22 MPa,32 MPa下的三轴饱水力学和声学测试,基于岩石应力-应变曲线分析不同岩石脆性特征参数的差异,分别计算基于杨氏模量的脆性因子（B_Ym）、基于泊松比的脆性因子（B_μ）、基于可恢复应变与总应变的脆性因子（B_Rε）、基于屈服强度与抗压强度的脆性因子（B_Rσ）,并对比、分析了现有的基于应力-应变曲线的脆性评价方法,进而综合室内岩石力学测试结果建立了脆性指数B_n与B_Ym,B_μ,B_Rε,B_Rσ的函数关系式,通过多元回归方法建立新的脆性指数模型,对岩石样品的脆性进行评价。结果表明：传统的脆性指数评价方法在区分岩石样品脆性时效果不佳;改进后的模型能够更好地区分研究区高脆性泥岩、低脆性泥岩和砂岩。该研究结果对于准确评价岩石脆性特征具有指导意义。     

基于应力—应变模型的脆塑性测井评价

页岩脆性的测井评价主要从岩石弹性参数特征和矿物含量特征2个方面进行。针对泥页岩高塑性的特征,提出在测井评价基础力学参数中引入峰值变形模量,在此基础上可以对基于应力—应变模型的脆性参数和塑性参数进行解释,获得塑性应变和基于峰前可恢复应变与峰前总应变之比的脆性指数2个力学参数。在实例应用中,该方法计算得到的脆性指数、塑性应变不仅与矿物组分脆性指数吻合较好,与水力压裂微地震事件监测结果也具有较好的耦合性,因此,该方法能够较好地反映岩石的脆性和塑性特征,为页岩气储层脆性评价提供重要依据。