一种计算地层压力下降岩石压缩系数新方法

根据岩石的孔隙体积压缩系数Cp和孔隙压缩系数C定义,引入岩石体积应变εV,推导出地层压力下降岩石压缩系数理论关系,提出了一种计算地层压力下降岩石压缩系数新方法,并结合模拟有效压力增加岩石变形实验,通过将地面实验数据转换为地层条件孔隙度变化数据,并实例计算了地层压力下降岩石的孔隙压缩系数和孔隙体积压缩系数变化规律。应用结果表明,该方法与常规方法计算结果吻合性很好。     

裂缝对致密碎屑岩储层弹性影响的数值分析

有效预测裂缝发育区是寻找致密气甜点区的关键,但目前海陆过渡相致密碎屑岩储层裂缝预测的效果较差。利用DEM理论模型获得岩石孔隙纵横比α及干岩石体积模量,探讨裂缝对致密碎屑岩地层岩石弹性的影响及不同尺度裂缝间的关联性。利用模型确定的α可以较好地识别出裂纹发育段,随着孔隙纵横比由1.0转变为0.01,地层岩石体积模量和剪切模量也逐渐降低,表明裂纹相比孔隙而言更容易引起岩石弹性发生改变。地层岩石由干岩石到饱和地层流体过程中,裂缝不发育地层的体积模量增加幅度为3.1%;对于裂缝发育地层段,孔隙度小于4.7%时其体积模量的增加幅度平均为7.0%,孔隙度大于4.7%时其体积模量增加幅度平均为23.0%,拐点处所对应岩石孔隙度可作为岩石内部裂纹发育程度的评价指标。对于裂缝不发育段地层,干岩石体积模量与剪切模量的比值和孔隙度具有较好的正相关性;对于裂缝发育段地层,干岩石体积模量与剪切模量的比值和孔隙度具有较好的负相关性。研究结果表明,利用岩石弹性性质可以定量表征碎屑岩地层裂缝的发育特征。      

Biot系数和岩石弹性模量的实验研究

对济阳坳陷古近系地层87块砂岩样品进行了模拟地层条件(温度、压力)的实验测试,结合岩心薄片分析资料,分析研究了有效压力、岩性对Biot系数和弹性模量的影响.结果表明,Biot系数随着有效压力和钙胶结物增加而减小,随着孔隙度增加而增大;体积模量随着有效压力增加而增大;建立了Biot系数模型和岩石弹性模量与孔隙度关系模型;利用该模型确定的岩石弹性模量或速度上限更接近实验测量数据,可为油田开发提供更合理的岩性模型参数.     

地层条件下岩石孔隙度变化研究

根据岩石孔隙度定义,借助于岩石的压缩系数及其相关关系,导出了地层中假定上覆压力不变条件下孔隙度随地层压力变化的计算表达式。从理论上证明了岩石在弹性形变过程中,孔隙度是变化的。低孔岩石具有较高孔岩石更强的应力敏感性。随地层压力的下降,岩石孔隙度绝对变化量不大。     

深部膏泥岩盖层动静态岩石力学弹性性质分析

基于矿物组分分析和动、静态岩石力学弹性参数同步测试实验,对塔里木盆地西南部玉北地区古近系厚层膏泥岩盖层进行系统的实验岩石力学分析。研究结果表明,在单轴应力条件下,膏泥岩的变形呈现出明显的弹性变形特征;而在三轴应力条件下,则表现为明显的弹-塑性特征。在地层围压条件下,随着轴向载荷的增加,膏泥岩依次经历了初始压密、线弹性变形、非线性稳定延展变形、非线性非稳定延展变形及峰后应变共5个阶段。硬石膏质泥岩相比泥质硬石膏岩具有更高的纵波波速、横波波速以及纵横波波速比。纵横波波速比与硬石膏组分含量之间具有较好的正相关性。随着硬石膏含量从10%增至90%,其纵横波波速比约从1.63增至1.88,增幅明显。进而确定膏泥岩的纵、横波时差转换关系,且具有较高的精度。泥质硬石膏岩的动态杨氏模量、泊松比及剪切模量均明显高于硬石膏质泥岩。最终建立膏泥岩盖层的动、静态岩石力学弹性参数转换关系。     

孔隙度校正缺乏理论依据

储油岩石一般为致密介质。致密介质在应力作用下，以本体变形（弹性变形）为主，孔隙度不发生变化。油气储量计算时，地面实测孔隙度不发生变化。油汽储量计算时，地面实测孔隙度不需要进行校正。传统的孔隙度校正无形中损失了一部分地质储量，同时为确定校正值大小也浪费了大量人力和物力。致密岩石弹性变形过程中的孔隙度不变性原则将给储量计算带来很大的方便。     

考虑压敏和滑脱效应的低渗透气藏渗流规律研究

在油气藏开采过程中,由于地层压力的下降,储层在有效应力的作用下就会发生变形,引起渗透率的变化。文中通过实验研究了天然岩心孔隙体积、孔隙度、克氏渗透率、空气渗透率、岩石压缩系数与净围压的关系。实验结果表明,随着净围压的增加,孔隙体积和孔隙度逐渐减小。但净围压较大时,孔隙度和孔隙体积的下降幅度减小。通过实验测得的克氏渗透率与空气渗透率两组数据可以看出,克氏渗透率小于空气渗透率,说明低渗气藏的确存在滑脱效应,而且滑脱效应受净围压的影响。压缩系数随着净围压的增大而减小,且下降幅度越来越小,这与孔隙压缩规律相似。在此基础上,经理论推导给出了考虑气体滑脱效应和压敏效应的渗流方程。     

岩石弹性变形中孔隙度变化的研究

从两方面研究 了弹性变形中孔隙度的变化情况。首先,借助于岩石的4个压缩系数及其相互关系,从理论,上证明了孔隐度的变化与净围压有直接的关系,即若净围压不变,孔隐度也不会改变;反之,孔隙度将变化。另一方面,从实验角度用反证法证明了弹性变形中孔隙度是变化的,即先假设孔隙度不变,推导出岩石骨架颗粒压缩系数的表达式,再借助于实验数据将计算值与实测的岩石骨架颗粒压缩系数值对比,若两者相差特别大,则原假设就不成立。理论与实验计算结果都表明,在一般情况下,岩石在弹性变形过程中,孔隙度是变化的,孔隙度不变性原则并不成立,因而孔隐度校正是有依据的。     

激波掠过后岩石相对损伤度与裂缝渗透率关系模拟实验研究

为了将岩石动载损伤的研究成果应用于爆炸增产技术优化设计和施工中,开展了激波作用下岩石相对损伤度与裂缝渗透率的定量关系研究。依据激波作用后试样的损伤实验结果,建立了激波掠过后试样的相对损伤度模型,并定义了无量纲弹性波速。依据无量纲弹性波速,求得了相对损伤度与裂缝孔隙度的定量关系。利用实验数据和理论模型,得到了裂缝孔隙度随裂缝渗透率的变化规律,并求得了裂缝的平均宽度。依据裂缝孔隙度,求得了相对损伤度与裂缝渗透率的定量关系。定性地对地层条件与实验条件下的渗流强化结果进行了对比,并预测了爆炸压裂技术在低渗透油藏的增产效果。     

地层水物化作用下的泥页岩破裂压力计算

钻井过程中,钻井液与井壁围岩的接触产生水化作用会导致井壁围岩变形,引发井壁缩颈坍塌、破裂等事故。根据弹塑性力学和岩石力学相关理论,应用最大张应力准则,在黄氏模型的基础上考虑了钻井液在岩石孔隙中的渗流而在井壁围岩所产生的附加应力场、岩石的孔隙度和钻井液水化作用的影响,建立了泥页岩破裂压力模型,结合现场压裂实验数据和不同含水率泥页岩岩心三轴压缩实验结果,计算得到了泥页岩破裂压力的预测值、泥页岩含水率与抗张强度和破裂压力的关系曲线。结果表明：本文模型预测值和实测值相比,误差为3.65%,更加接近实测地层破裂压力,破裂压力和抗张强度均随着含水率的升高而降低,说明水软化了泥页岩,降低了它的力学性能。     

川东石炭系气藏不同类型岩石孔隙度下限及其对储量的影响

石炭系是川东地区的主力产层,储量、特别是容积法储量是制定开发方案的基础。在储量计算的有关参数中,有效储层下限的确定直接影响有效储层厚度、孔隙度和含气饱和度三个参数。研究发现,由于储集岩类型不同,其孔隙类型也就不同,孔喉结构存在较大差异,因此,对不同储集岩,有效储层应有不同的孔隙度下限。通过对川东地区七里峡、大天池、大池干井、高峰场、云安厂、福成寨等构造石炭系209个岩样的压汞资料分析研究,得出不同储集岩的有效储层孔隙度下限,以此计算了川东石炭系8口气井的容积法储量,与不同储集岩采用相同的有效储层孔隙度下限比较,计算结果相差6.22%,结果更接近地层实际情况。     

准噶尔盆地环玛湖斜坡区异常高压成因机理分析及压力预测方法

随着油气勘探的发展,人们逐渐认识到地层压力对油气保存和单井产能的高低均有较大影响,因此 有必要利用地震资料对地层压力进行定量预测。 目前,广泛应用的异常地层压力预测方法是建立在有效 应力理论基础上的,该理论由 Terzaghi 提出,并在疏松介质的力学分析中发挥了很好的作用,但是由于多 孔介质物质结构的复杂性,有效应力原理在多孔介质中的应用具有一定的局限性。 在考虑了岩石物理性 质和力学平衡原理的基础上,通过引入孔隙度参数得到了双重有效应力方程,使上覆岩层压力、地层压力 和岩石骨架应力之间的关系更合理,进而建立了一种基于多孔介质有效应力原理的地层压力预测新模 型。 通过对准噶尔盆地西北缘环玛湖斜坡区异常高压成因的分析,在地质成因的约束下利用新的压力预 测模型对研究区的地层压力进行了预测。     

煤层气流固耦合渗流模型求解过程中的参数处理

在对煤层气的流固耦合渗流模型的求解过程中，总体上采用显式交替耦合求解的方法进行，其实现过程为：煤岩变形场方程的求解滞后于煤层气渗流力学模型求解一个时间步。具体来说，首先对有限差分后的流体渗流场方程进行求解，然后将求得的孔隙流体压力增量传递给煤岩变形场方程，煤岩变形场方程将计算所得的体积应变和应力变化再传给渗流模型，据此对物性参数（孔隙度、渗透率、孔隙压缩系数）进行修改，继而进行下一时间步长的计算，如此反复进行，直至结束。流固耦合渗流数学模型采用IMPES方法进行求解中，对于计算过程的非线性问题表现在时间取值问题和空间取值问题两个方面，对此应采用显式方法进行线性化处理。     

页岩气资源潜力评价方法

页岩气作为非常规资源,其烃源岩和储集特征均不同于常规天然气藏,因此,页岩气资源量计算方法应有别于传统常规气藏的资源评价方法。根据中国页岩气发育的地质条件和资料的完善程度,提出了适用于中国页岩气资源的评价方法,主要包括体积法和类比法。高勘探程度区主要采用体积法,低勘探程度区采用类比法。总结归纳了体积法中有效厚度、含气量、含气饱和度和孔隙度4个关键参数的确定方法;建立了类比法计算页岩气总地质资源量中类比参数的取值标准,将有机碳含量、干酪根类型、成熟度、泥页岩单层厚度、脆性指数、孔隙度和埋深7项指标作为页岩气地质条件类比的主要参数。体积法和类比法各有优缺点,在计算页岩气总地质资源量时,需要结合评价区的实际情况,选取合适的资源量评价方法。     

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实践表明,气藏孔隙度和渗透率等重要物性参数随气藏开发不断变化,定量描述和预测这一变化规律有十分重要的实际意义,由于目前尚无有效的解决办法,文章建立了气藏流-固耦合模型,其中考虑了以下因素：气藏岩石变形,地应力变化,气体渗流与岩石应变耦合,导出的控制方程中,因气藏渗流和岩石应变方程互含压力和位移项,非线性强,不能单独求解,用有限差分方法将两组方程离散成主对角占优的七对角矩阵,采用隐式迭代方法求解,通过模型对比和示例分析说明,文章所建模型可广泛用于研究气藏物性参数,应力应变,套管变形,射孔孔眼稳定性,以及气藏出砂和垮塌等工程问题。     

纵,横波在岩石中的传播速度比及弹性模量与岩石所含流体的关系

据对准噶尔盆地西部井下岩心进行的实验室模拟测试，饱和水的岩心样品，其纵横波速度比（ｖｐ／ｖｓ）、泊松比（σ）、杨氏模量（Ｅ）、和拉梅常数（λ），均大于饱和油的岩样，而其体积模量（Ｋ）和剪切模量（μ），则小于饱和油的岩样。岩石的弹性模量还与孔隙度有关，孔隙度增大则模量降低，孔隙度减小则模量提高。当实验压力提高时，则弹性模量增大，实验压力降低时，弹性模量减小。岩石的上述特性是有规律的，这为利用地球物理勘探资料检测油、气、水在岩石中的分布，提供了依据和可能。     

异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响――以克拉2气田为例

克拉 2气田是至今为止在中国陆上找到的最大整装干气气藏 ,也是“西气东输”的主力产气场 ,因此 ,开发好克拉 2气田意义重大而深远。由于该气田地层压力高 (74.3 6 MPa) ,压力系数高达2以上 ,属于异常高压气藏 ,故在衰竭式开采过程中 ,随着气藏的压力下降 ,该气藏的岩石骨架要承受比常规气藏大得多的净上覆压力 ,结果会使岩石发生显著的弹塑性形变和岩石渗透率、孔隙度和岩石压缩系数等物性参数减小 ,从而影响气藏的开发效果 1。据此 ,研究气藏开发过程中岩石形变对产能的影响是一个非常重要的课题。依据岩石覆压实验研究了克拉 2气田异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响     

射孔完井高压气层出砂三维预测方法

针对射孔完井高压气层地层出砂问题,根据有效应力定律,建立了三维应力场弹塑性地层出砂模型,并运用弹塑性有限元方法进行求解。根据编制的计算程序,研究了射孔井筒附近应力、有效塑性应变的分布规律。研究发现,最大有效塑性应变位置是在射孔起始部位的上下端,因而是最容易出砂的位置;同时,地层压力越高、临界生产压力越低,就越不易出砂。临界生产压差是由岩石性质、流体性质、地应力、地层压力等条件综合确定的。尽量维持较高且稳定的地层压力和采用合理的油井生产制度,可以减少出砂量。模型适用于不同地应力条件、不同几何参数与射孔方案、不同岩石和流体参数等条件下射孔完井的气层出砂预测。