致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法

研究致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法对致密油压裂优化设计具有重要意义。文章以辽河盆地沙河街组致密碎屑岩储层为例,开展了不同岩性岩石的三轴压缩实验,分析了宏观破裂行为和压后岩石显微裂缝的发育类型,通过对比常规的弹性参数法和矿物组分法等脆性评价方法,建立了基于三轴压缩破裂过程中能量守恒的新脆性评价方法。实验表明,岩石破裂特征受控于岩石脆性和岩石所处的围压条件。一方面,脆性较强的岩石主要发育穿晶张裂缝,随着脆性程度减弱,裂缝数量逐渐减少,类型则以晶内裂缝为主;另一方面,随着围压增加,压裂后岩石内部微裂缝类型从穿粒张裂缝向晶内裂缝过渡,说明围压极大地抑制了微裂缝的扩展。传统弹性参数法表征的脆性结果与实验描述的脆性破裂特征相反（即脆性指数高,而岩石破裂程度差）,而矿物组分法不能描述不同围压下岩石的脆性程度。本文提出的新脆性评价方法,可以连续地描述岩石从超脆性到韧性变形的力学演化过程,脆性指数不仅与峰前的杨氏模量有关,而且还与峰后应力降梯度（软化模量）有关。利用该方法表征了不同围压下致密砂岩脆性程度,其结果与实验描述岩石脆性破裂特征相符合,证实了方法的可行性。     

岩石脆性对水力压裂裂缝影响的数值模拟实验

水力压裂裂缝起裂与拓展轨迹对致密油气储层水力压裂改造效果的影响至关重要。基于胜利油区某区块埋深为3200m的致密砂岩储层岩石试样的单轴压缩物理实验结果,应用数值模拟软件RFPA~(2D),对单轴压缩数值模拟实验中的岩石力学参数进行标定,建立数值模拟模型,研究岩石脆性指数及残余应力水平对水力压裂裂缝拓展轨迹的影响。研究结果表明:岩石脆性指数越大,越有利于水力压裂裂缝的拓展,并且产生的裂缝越宽,起裂压力越小,形成有效复杂裂缝网络的面积越大,水力压裂改造的效果越好;岩石残余应力水平越低,水力压裂产生裂缝的发育程度越高,并且压裂裂缝的宽度越宽,起裂压力越低,水力压裂改造的效果越明显。     

复杂储层岩石脆性分析及应用研究

脆性指数(BI)是储层压裂评价的一个重要参数,复杂储层往往具有矿物成分多样、结构致密等特点,与页岩油气开采有一定的相似性,其脆性主要受矿物含量和含水饱和度等因素影响。脆性指数根据获取方式不同,定义也不同,有基于矿物组成的,也有基于弹性模量(E)和泊松比(ν)。从孔裂隙介质弹性波动理论出发,系统分析了各因素对岩石脆性指数影响,给出弹性模量和泊松比定义的脆性指数由页岩推广至致密砂砾岩的理论基础。通过对比致密砂砾岩储层压裂前后脆性指数特征,研究脆性指数对储层压裂的指导意义,为压裂效果的评价提供技术支持。     

页岩储层水力裂缝网络多因素耦合分析

为优化压裂设计、提高页岩储层的改造效果,基于室内真三轴水力压裂模拟实验、现场压裂实践和理论分析的方法,从页岩绪层岩石的脆性指数、水平应力差、天然裂缝的力学特征和发育程度、液体黏度和施工参数等方面分析了页岩储层压裂形成缝网的受控因素。结果表明:页岩储层的水力裂缝网络发育程度受到地质因素和工程因素的双重作用;从储层地质因素上看,岩石的脆性指数越高、天然裂缝越发育、天然缝胶结程度越差,越有利于形成缝网;从压裂作业的因素看,压裂液黏度越低以及压裂规模越大,越有利于形成充分扩展的缝网。在分析单个因素的基础上,建立了多因素耦合的缝网发育指数来表征页岩储层水力裂缝网络发育程度,并用于评价页岩储层压裂后水力裂缝的复杂程度。     

基于矿物组分和成岩作用的致密砂岩储层脆性评价方法 ——以鄂尔多斯盆地东北部某区块为例

致密砂岩储层脆性评价对指导压裂施工等具有重要意义。针对目前岩石脆性评价中存在的脆性矿物不明确以及忽略成岩作用对岩石脆性影响的问题,首先根据鄂尔多斯盆地东北部某区块26块岩心样品的薄片、岩心资料和地层条件下的三轴压缩应力实验结果,系统地分析各矿物组分与岩石脆性的关系,明确石英和长石为研究区主要的脆性矿物;其次基于脆性指数与主要脆性矿物具有2种不同的相关关系,明确成岩作用、孔隙发育程度及类型差异对岩石脆性指数的影响;进而综合岩石中成岩矿物对孔隙发育程度及成岩作用的指示作用,利用石英和岩屑含量与长石含量的比值作为成岩作用的分类指标,将研究区致密砂岩储层分为Ⅰ类和Ⅱ类成岩作用储层;最终提出基于矿物组分和成岩作用的致密砂岩储层脆性评价方法,建立相应的脆性指数评价模型。利用该方法对鄂尔多斯盆地某致密气井的致密砂岩储层进行脆性评价,结果表明,基于矿物组分和成岩作用的脆性指数评价模型可以得到更为准确的致密砂岩储层脆性指数,为高脆性有利压裂目的层的识别及增产方案设计提供参数依据。     

义104区块砂砾岩油藏压裂技术研究与应用

以胜利油田砂岩油藏为例,分析了砂砾岩油藏具有储层物性差、岩性多样、连通性低、裂缝普遍发育、储层岩石以亲水为主的特点。实验研究表明,砂砾岩储层压裂时以脆性破坏为主,裂缝形态扩展复杂,压裂液滤失严重。通过射孔参数优化、压裂液优选、组合支撑剂评价,以及施工参数优化等,形成了砂砾岩储层压裂改造的关键技术。在Y104-1C井进行现场应用,增产效果显著,值得在类似储层的改造中推广。     

吉木萨尔致密油储层脆性及可压裂性预测

致密油气储层具有非均质性强、物性差、单井产量低、开发难度大等特点,为了准确识别高脆性层段,建立地层可压裂性模型,总结、比较了现有脆性指数在致密油气储层脆性评价中的适用性,提出了适用于吉木萨尔地区的改进矿物组分法脆性指数,并在此基础上,分析了地层可压裂性与岩石脆性、断裂韧性、抗压强度的关系,提出了三者结合的可压裂性指数。研究表明：基于数据驱动的方法,认为白云石、长石和黄铁矿含量是影响吉木萨尔地区致密油储层岩石脆性的主要因素;致密油储层地层条件复杂,高脆性指数地层不一定具有良好的可压裂性,仅利用岩石脆性描述可压裂性还不够完善;新的可压裂性指数表明,具有较高岩石脆性指数、较低断裂韧性和抗压强度的地层为有利压裂层段。将新方法用于吉木萨尔J174井可压裂性预测,优选可压裂层段,对指导水力压裂施工具有重要意义。     

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。     

西233区长7致密储层三维脆性分布特征

明确致密储层的三维脆性分布特征,有助于压裂层段优选和压裂施工设计。文中以鄂尔多斯盆地西233区长7致密储层为研究对象,利用岩心矿物组分、岩石力学化验分析和地球物理测井资料,在岩心刻度测井的思想指导下,对研究区目的层的矿物组分、弹性模量、泊松比进行了处理解释,构建了基于矿物成分-力学参数的脆性指数计算模型;基于脆性指数,采用三维地质建模的思想,构建了脆性指数三维分布模型,进而刻画了脆性三维分布特征。研究结果表明:西233区长7致密储层脆性分布连片性较差,整体上脆性受储层岩性和非均质性影响较大;脆性发育区向西南方向延伸,并演化为西北、西南和东南方向3条次级脆性发育带,南部脆性连续性较差,整体上呈现出较强的脆性非均质性。     

页岩气储层岩石力学特性及脆性评价

页岩气储层的岩石力学特性对开发影响极大,进行页岩破坏机理、力学特性和脆性评价方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计工作提供技术支撑。采用室内试验和测井分析相结合的方法,在黑色页岩力学特性研究的基础上,分析了其脆性破坏特征及影响因素,提出了一种利用岩石弹性参数和矿物组成综合评价页岩脆性的方法,并介绍了利用测井资料计算单井脆性剖面的流程。研究表明,页岩普遍具有脆性破坏的特征,破坏类型与页岩种类、取心深度、取心方位和加载条件相关,低围压下标准试样以劈裂式破坏为主,全应力应变曲线经历极短的塑性屈服阶段即发生破坏,高围压时多出现双剪式和单剪式破坏,页岩的脆性与试样的弹性参数和矿物组成关系密切。实例分析表明,脆性特征影响压裂效果,与压裂造缝能力和产气情况吻合良好。综合脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。