钻井地层评价技术研究进展

针对钻井技术发展对地层评价技术的要求，提出了钻井地层评价的研究内容和核心问题，指出了其理论基础和主要技术手段，给出了提高测井资料地层评价精度的途径，并讨论了在地应力、井壁稳定、地层抗钻特性评价和出砂预测等几方面的研究进展，提出了钻井地层评价的发展趋势。     

近井眼裂缝控制技术研究现状

对目前国内外水力压裂技术近期进展作了调研，分析了高能气体压裂技术、水力喷射压裂技术、剪切压裂技术等压裂技术在近井眼区域控制裂缝起裂延伸的机理、应用范围及效果，对这些技术存在的问题进行了研究，并结合存油气田生产中的应用，指出了进一步发展的方向及需要解决的主要问题。     

水力压裂地应力测量有关技术问题的讨论

利用水力压裂可获得最小水平地应力的大小和地应力方向。最小水平地应力的数值近似等于水力压裂裂缝闭会压力,但由于套管的存在,不能用套管井压裂数据计算最大水平地应力。在钻井过程中进行地应力测试可在勘探早期获得地应力数据,并用于指导后期的勘探开发工作。斯仑贝谢公司MDT模块式地层动态测试仪和哈里伯顿公司的井下应变仪是比较先进的地应力测试工具。分析了测试层住筛选、使用仪器、施工方案及精确的施工曲线分析等影响地应力测试精度的有关问题,并对进一步开展地应力测量工作提出了建议。     

大幅度降低页岩气开发成本的技术途径

页岩气是一种典型的低品位边际油气资源,单井控制体积小,钻井、完井和压裂改造技术要求高,作业量大,开发成本高,工业化和商业化开采难度大,因此探索降低页岩气开发成本的技术途径具有重要意义。分析了北美地区低成本页岩气开发技术历程及发展趋势,对比了我国页岩气藏与北美地区的差别,认为资源品位偏低、山区地貌、复杂地质构造、强水平应力使我国页岩气开发的难度更大、技术要求更高、成本压力更大,需要在页岩气开发模式方面实现创新。提出了适度规模开发、精细储层评价、提高钻井效率和储层改造效率等降低页岩气开发成本的技术途径。建议重点发展小井眼技术、水基钻井液技术和无水体积压裂技术,逐步形成适合我国国情的山区低成本开发模式与技术,通过综合技术集成降低页岩气开发成本。      

流固耦合模型在定量预测油水井出砂过程中的应用

在综合考虑流体渗流、储集层变形或破坏等因素的基础上，建立了流固耦合形式的出砂定量预测模型。提出了2类出砂机理：流体渗流剥蚀作用下的细砂产出和储集层结构破坏情况下的粗砂产出，并采用DruckerPrager准则研究了出砂过程中的砂岩储集层骨架应力和变形。有限元法数值模拟结果表明：在整个出砂过程中，地层渗透率的变化与生产压差、储集层物性密切相关。在相对平衡的地层压力条件下，由于剥蚀或储集层骨架破坏，地层渗透率可以增加30％；过高的生产压差可能造成井眼局部储集层压实，渗透率下降幅度可达50％。因此，保持适当的地层压力是控制渗透率下降进而保持产能的关键。图4表3参15     

油田地应力的分布规律

探索油田地应力的分布规律。方法：根据井壁崩落资料，油田水力压裂地应力测量资料，不同深度处岩层的岩性，产状，力学性质实验数据及国际专家的研究成果，论述了局部应力场与构造应力场的关系，地层埋藏深度，岩性，孔隙压力及地层温度对应应力的影响。结果：软地层三向地应力分量判别小，硬地层中构造应力较大，断层地应力分布有较大影响，油田开发活动影响地应力产状改变。结论：区域构造应力越强，地应力分布规律性越明显，油田     

多相岩石弹性特征的试验研究及其在地层评价中的一些应用

弹性特征是岩石的基本物理特征,是弹性波传播和岩石力学问题分析的基础.岩石是矿物的集合体,是典型的多相混合介质.岩石的性质不仅取决于构成岩石的固相和流体的特征,还与固-流两相的排列方式有关.本文将岩石视为多相体,从各组成相的弹性特征和组成相之间的相互作用来研究岩石的弹性特征.(1)开展了多相岩石固相体积模量的试验测试.利用"不套封”压缩试验测试了砂岩、花岗岩和熔融氧化硅的固相体积模量.测试表明,砂岩的固相体积模量可在38GPa左右发生较大变化,与岩石固相的组成成分和胶结物的构造位置等因素有关.(2)开展了岩石中流体弹性特征的试验研究.建立了流体PVT和波速测试系统,在不同温度、压力下,对41个原油样品(主要是含气原油)的密度、波速、压缩系数、热膨胀系数、体积模量以及它们之间的关系进行了试验研究.测试发现,原油的弹性特征取决于其组成成分(溶解油气比RS、原油重度API及气体重度)和热力学环境(温度T和压力P);溶解气对原油弹性特征有很大影响,气体溶于原油将大大降低原油的密度、模量和波速,并使温度、压力对流体弹性特征的影响更加显著;在测试数据范围内,密度随压力线性增大,波速随压力呈现拟线性增大,温度的作用与压力相反;原油的静态(PVT)与动态(波速)弹性参数间存在较强的相关关系,二者之间可以进行相互转换.通过回归分析,建立了原油密度、波速、等温压缩系数、等温体积模量、绝热体积模量和等压热膨胀系数经验关系式.(3)利用弹性波速研究了多相岩石弹性特征的变化规律.得出岩石波速和弹性模量均随有效应力的增大而增大,增大的梯度在低应力下较高,在高应力下趋于一常数值.干燥岩石对有效应力更加敏感,液体饱和可大大增加岩石的纵波波速和体积模量,但对横波波速和剪切模量影响很小.干燥岩石动态泊松比随应力增大而增大,而除了很低的应力下的数据外,饱和岩石动态泊松比几乎不随应力而变,且高于干燥岩石的动态泊松比.弹性波速、弹性模量均随孔隙度的增大而减小,动态泊松比随孔隙度的增大而增大.在三轴应力下,对岩石动静态弹性参数进行了同步测试,发现,岩石动静态弹性参数有所不同,一般岩石动态模量高于静态模量,测试样品的静、动态杨氏模量之比大多为0.6～0.8.动静态弹性参数差别的本征原因是岩石内部存在裂隙与孔隙流体,外部原因为载荷的应变幅值和频率的不同.Biot孔隙弹性系数也存在动静态的差别,静态值比动态值大,动静态Biot系数均随孔隙度的增大而增大,并随围压的增大而减小.(4)建立了多相岩石弹性特征经验关系式.利用多元非线性分析,对Han和Freund的室内弹性波速测试数据进行了回归,给出了有效应力对水饱和及干燥砂岩弹性波速影响的经验关系式.在临界孔隙度分析的基础上,提出了多相岩石弹性参数通用经验关系式,可用于预测模量、Biot系数、孔隙压缩系数等,也可用于预测强度参数.并利用该经验关系式,对Holbrook地层破裂压力经验关系式进行了修正.(5)将多相岩石弹性特征用于钻井地层评价中.提出了新的地应力计算经验关系式,分析了井眼周围地层中的应力分布以及井壁失稳的力学机理;分析了泥页岩水化膨胀基本规律;建立了固液耦合井壁稳定有限元分析模型;建立了利用测井资料进行钻井地层评价的方法和软件;结合SZ36-1油田进行了岩石弹性和强度特征、地应力和井壁稳定性评价.     

汶川地震对普光气田开发影响分析

汶川地震前后,普光气田出现套管非正常变形,而常规理论无法解释这一现象。通过地震活动性和地震载荷分析得出,汶川地震是普光气田套管变形的一个重要因素,地震载荷引起静态应力变化和动态载荷,造成断层滑动、层间变形不协调和盐膏层蠕变加剧,从而套管变形。该研究还得到几点启示,不但应力大小会影响套管变形,应力的变化同样具有重要影响。在地震活动区钻井,须重视构造应力变化的影响。     

页岩油储层压裂–提采一体化研究进展与面临的挑战

页岩油储层压裂开发中,以远超地层吸收能力的注入速率向储层注入包含各类添加剂的工作液,基本完成了压裂介质一次注入、油井开发全生命周期受益的使命。其中,2个问题尤为关键：1）如何形成均匀展布的裂缝网络,增大裂缝和储层的接触面积、提高液体流动效率？2）在形成高效传压传质缝网的基础上,存地压裂液如何提高储层中原油的可动性？压裂和提采一体化是解决上述问题的重要思路。为此,阐述了页岩油储层压裂–提采一体化的内涵,归纳了实现压裂–提采一体化的模拟和试验技术;明确了页岩油储层压裂–提采一体化的科学问题：均衡应力压裂形成均匀展布的缝网,提高均布缝网中流体流动与传输的效率,强化基质孔隙中油气的动用。同时,指出了压裂–提采一体化面临的挑战：明确裂缝非均匀扩展导致的压裂井间干扰机理并建立控制方法,形成裂缝中高压流体高效作用于基质孔隙的途径,揭示压裂液–储层–原油相互作用提高原油可动性机理。研究结果表明：形成均布的裂缝网络是控制裂缝–基质传压传质及流体流动的基础,通过强化压裂液–储层–原油之间的相互作用动用赋存于微–纳米孔隙中的原油是核心,将压裂–提采一体化应用于页岩油储层开发是实现经济最大化的有效途径。贯彻和...     

利用多井声波测井数据谱分析进行储层非均质性描述

利用多井声波测井数据纵(P谱)横(H谱)波谱分析定量描述了储层的纵横向非均质性.P谱分析方法描述了储层物性参数沿纵向变化的方式,其谱指数随储层不同深度的变化揭示了储层纵向上非均质性的物理含义;利用多井声波测井数据的横向预测特征,通过H谱分析方法描述了储层物性的构成,旨在描述储层物性横向扰动的程度,即将其作H谱变换到慢度域表征该层段每种物性成分所占的比例,判断地层岩性物性构成和分布特征,揭示了储层物性横向非均质性的程度.