天然裂缝对页岩储层水力裂缝扩展影响数值模拟研究

页岩储层中存在大量的天然裂缝,对水力压裂过程中裂缝扩展影响作用显著。为探究天然裂缝对水力裂缝扩展规律的影响,考虑岩石储层变形与裂缝内的流体流动之间的耦合作用以及天然裂缝与水力裂缝的相互作用建立了页岩储层二维流固耦合水力压裂裂缝相交扩展模型,通过与经典KGD模型和室内试验结果的对比,验证了模型的正确性。在此基础上研究了水平应力差、天然裂缝相交角和长度对水力裂缝与天然裂缝相交扩展的影响。研究结果表明:随着水平应力差的线性增加,裂缝起裂注水压力呈线性增大趋势,最大水平主应力对水力裂缝与天然裂缝相交后的裂缝扩展路径有诱导作用;水力裂缝与天然裂缝相交时,注水点水压出现骤降现象,裂缝相交点处易出现应力集中区,裂缝相交处宽度出现间断现象;天然裂缝相交角越大,间断现象越明显,压裂裂缝长度越短,压裂裂缝面积越小;天然裂缝长度对压裂裂缝长度影响较小,但对压裂裂缝的宽度和面积影响明显。研究结论对优化页岩气水力压裂设计有一定的指导作用。     

影响储层裂缝发育的因素分析

储层裂缝可以在沉积、压实固结、构造变形、剥蚀抬升、油气运移等沉积盆地演化的各个环节中形成,具有复杂多样的形成机制.任何地层和岩石都可以产生裂缝.大量的研究表明:地层中裂缝的形成受构造、岩石物理性质、化学组成、埋藏深度、温度等多种构造、非构造因素的综合影响.     

非常规油气储层天然裂缝研究方法及其适用性

非常规油气储层天然裂缝发育控制因素复杂,增加了裂缝研究的难度。针对这个问题,开展了天然裂缝的研究方法及其适用性的研究。结果表明:目前对天然裂缝的研究主要集中在裂缝的精细表征、识别和预测三个方面,其中裂缝识别和预测是难点。裂缝识别主要采用地震和测井两种方法,地震方法受精度限制主要适用于断裂构造发育相关的天然裂缝识别,需结合其他方法综合识别;成像测井和核磁测井能够直接识别裂缝,其他几种常规测井方法对微小裂缝响应微弱,也需要结合其他手段辅助识别。裂缝预测方法主要包括地质方法、地球物理方法、数值模拟方法及综合预测方法。地质方法能实现裂缝的定性预测;地球物理方法能反映大尺度裂缝分布规律;数值模拟法能半定量-定量预测裂缝分布规律,但预测结果受模型和算法选择影响较大;综合预测方法是裂缝预测方法的主要发展趋势,它将多种预测方法相结合,预测效果较好。研究成果为非常规储层天然裂缝研究提供了重要参考。     

压裂裂缝对页岩储层压力影响模拟研究

基于双重介质模型,建立页岩气流固耦合渗流模型。模型考虑了储层压力改变对裂缝和基质渗透率的影响,通过COMSOL Multiphysics软件建立页岩气多段压裂开采物理模型并进行求解,模拟页岩气开采过程中气体流动。通过改变压裂裂缝参数,观察页岩储层压力的变化。     

低渗透砂砾岩储层裂缝发育特征及主控因素

在低渗透砂砾岩储层中裂缝既是油气渗流的主要通道也是重要的储集空间,研究裂缝的发育程度和分布特征对油田的生产开发有重要意义。大量的研究成果表明:构造裂缝是影响低渗透储层油气勘探开发的主要裂缝类型;延伸长度和高度较大的裂缝,一般密度较小、间距较大;裂缝的发育程度随着岩性的不同会发生变化;断层作用影响着构造裂缝的形成;裂缝的发育程度随岩石埋藏深度的增加而减弱。     

高阶煤煤层气储层裂缝发育程度及渗透性定量评价

通过煤岩样品扫描电镜室内实验,描述了研究区域煤岩裂缝发育形态并定量描述了裂缝长度、宽度、高度、密度等参数,建立了裂缝渗透性定量评价指标并研究了其影响因素。结果表明,该区优势裂缝方向为NE向,但局部构造复杂区发育NW向或近EW向裂缝,裂缝组以NE向平行裂缝为主,偶见NW向斜交裂缝,局部发育交叉裂缝和曲折裂缝,裂缝局部被黏土矿物或方解石填充;煤岩主、次裂缝长度和高度基本相似,次裂缝宽度和密度值明显低于主裂缝;提出的裂缝渗透指数能够有效表征裂缝渗透性,渗透率随裂缝渗透指数增加而增加。当裂缝渗透指数大于150时,为煤层气开发有利区;当裂缝渗透指数小于100时,需要采用水平井分段压裂工艺改善开发效果。     

火成岩储层裂缝特征及测井解释方法综述

裂缝是进行火成岩储层预测的关键,为了更准确地研究火成岩裂缝测井解释问题,探讨了火成岩储层裂缝特征以及各类常规测井曲线、成像测井、地层倾角测井对裂缝的响应特征;介绍了目前在常规测井基础之上拓展的指数曲线法、综合概率法和模式识别法等在识别裂缝中的应用;此外,国内外还利用比值法、杨氏模量等其他半定量方法以及人工神经网络识别裂缝特征。为进一步对裂缝进行精确描述,归纳了利用成像测井、双侧向测井以及斯通滤波等方法在定量计算储层裂缝参数（裂缝产状、裂缝视孔隙度,裂缝张开度和裂缝渗透率等）方面的应用和研究现状,最后指出了研究趋势。     

地应力与天然裂缝对煤储层破裂压力的影响

以山西晋城矿区为研究对象,运用有限元模拟方法,计算不同地应力条件下煤岩的破裂压力.分析水力压裂过程中地应力、天然裂缝对煤岩破裂压力的影响.无天然裂缝时,破裂压力随3倍最小水平主应力与最大水平主应力的差值增大而线性增大.有天然裂缝时,天然裂缝降低了煤岩的抗张强度,使压裂裂缝的启裂和延伸脱离井筒周围局部地应力的影响,破裂压力随主应力差减少而增大;天然裂缝与最大水平主应力的夹角在30°左右时,破裂压力最小,大于30°时,破裂压力随夹角的增大而增大;破裂压力随垂直于天然裂缝的正应力的增大呈指数形式变大.     

贵州凤冈地质构造特征与页岩层裂缝研究

在分析凤冈区域地质构造演化的基础上,对下寒武统牛蹄塘组的页岩层裂缝特征进行了研究。研究表明:多期次强烈的构造运动使该区域断裂发育复杂,造成多个断裂体系相互交错、切割,从而形成以隔槽式为主的褶皱形体;从储层裂缝特征来看,主要以构造裂缝为主,横裂缝、垂直裂缝占主体,部分岩心破碎严重,并且裂缝大部分被其他矿物成分充填,以石英、方解石充填所占比例高。     

页岩微观组构特征对复杂裂缝网络形成的影响

为了阐明龙马溪组页岩微观组构特征对复杂裂缝网络形成的影响,采用地球化学分析、低温氮气吸附、三轴力学实验、扫描电子显微镜以及CT扫描研究了孔隙比表面积、孔隙体积和矿物含量等对裂缝网络复杂性的影响。研究结果表明页岩破裂后形成裂缝网络存在较大的差异性,微观组构特征与复杂裂缝网络的形成密切相关。以页岩破裂后裂缝孔隙度和定性观察作为判断裂缝网络复杂程度的依据,发现TOC、黏土含量越高、层理、微观孔隙结构越发育的样品,形成的裂缝网络越复杂,特别是比表面积对复杂裂缝网络的形成更为明显。而脆性矿物含量高的样品,微裂纹发育较少,裂缝网络的复杂程度较低。页岩破裂后的宏观裂缝以高角度剪切裂缝为主,微观裂纹多发育在力学性质比较薄弱的地方,以张性扩展为主。     

泌阳凹陷页岩油储层孔隙发育特征与测井定量评价

利用岩石薄片、扫描电镜、高分辨率扫描电镜、氩离子抛光高分辨率扫描电镜、比表面实验等分析技术,对泌阳凹陷页岩孔隙进行了量化表征.泌阳凹陷页岩粒间孔隙发育相对较少,尺寸几百纳米至几微米;黏土矿物晶间孔尺寸多位于几十纳米到几百纳米、重结晶晶间孔孔径在1～3μm;溶蚀孔隙发育尺寸与溶蚀的程度有关,尺寸相对较大,多在几百纳米以上...     

基于测井资料研究裂缝性储层的岩石强度特征

基于常规测井资料开展了裂缝发育地层的地应力与岩石强度特征研究.结果表明,利用常规测井资料可以经济、方便、实效地获取全井段地层岩石强度和地应力剖面;在全井段岩石强度曲线上,裂缝发育层段表现为明显的低异常.这一特征为裂缝识别提供了新的依据,对裂缝性油气储集层的预测评价具有重要指导意义.     

煤储层天然裂隙系统对水力压裂裂缝扩展形态的影响分析

煤储层压裂改造过程中,天然裂隙系统对压裂裂缝的开启和延展具有重要影响。通过对沁水盆地寺河、成庄和新元煤矿21口地面煤层气井的井下精细解剖,描述并统计了天然裂隙系统和压裂裂缝形态及类型,并阐明了二者之间的作用关系。结果表明,煤储层中天然裂隙系统根据成因和规模分为层面裂隙、外生节理、气胀节理、内生裂隙、层理裂隙和微裂隙,且按照裂隙规模和导流能力将其分为4个级别。井下观测的压裂支撑裂缝主要与规模较大的一级天然层面裂隙和外生节理有关,伴生次级天然裂隙对压裂裂缝的扩展影响较小。压裂裂缝主要形态包括垂直裂缝、水平裂缝、"T"型和倒"T"型裂缝、"工"型裂缝等4种,其中,水平压裂裂缝受顶底板和煤层间层面裂隙、宏观煤岩类型间层面裂隙以及构造煤分层的控制。垂直压裂裂缝扩展方向具有选择性,受最大主应力和天然裂隙的共同作用,研究区的最大主应力方向与天然裂隙优势方位间的夹角小于临界夹角,因此垂直压裂裂缝主要沿着煤层外生节理扩展。"T"型和倒"T"型裂缝、"工"型裂缝等复合压裂裂缝形态还受到煤层结构和煤体结构等的共同制约。此外,考虑到天然裂隙对煤岩强度的影响,提出压裂裂缝启裂方向为地应力与煤岩结合力之和最小值的...     

储层裂缝的有效性研究

储层裂缝的有效性研究始于20世纪中叶,现已形成很多极有特色的研究方法.从目前的情况来看,对裂缝型油气藏的预测和有效性研究仍处于探索阶段.裂缝在地壳中普遍存在,但只有那些为数较少的非封闭裂缝决定液体的流动,而裂缝是否有效,取决于它的张开程度,径向延伸,连通状况.探讨的是储层裂缝的有效性的主要研究方法.     

松辽盆地北部青一段泥页岩储层特征

近年来,大庆油田加大了对页岩油资源的勘探与开发力度,松辽盆地含有丰富的页岩油资源,为提升对页岩油开发效果,对青山口组青一段页岩油储层特征进行了研究,青一段地层岩性主要为泥页岩与薄层砂岩互层.储集岩主要为粉砂质泥岩、含粉砂质泥岩、含灰质泥岩及少量粉砂岩;泥页岩有效孔隙度介于0.28％～9.65％之间,平均值为4.68％,...     

煤岩天然裂缝与水力裂缝耦合模型及扩展分析

从线弹性断裂力学出发,对煤储层复杂裂缝系统的形成机制进行了研究。建立了天然裂缝与水力裂缝的干扰模型以及新裂纹起裂角计算模型,分析了临界水平应力差、新裂纹起裂角的影响因素,并研究了天然裂缝倾角和天然裂缝密集程度对复杂裂缝网络形成机制的影响。     

冀中坳陷孙虎潜山带裂缝发育特征及定量预测

为了明确冀中坳陷孙虎潜山带裂缝发育特征,通过地震、岩心及成像测井等资料归纳裂缝类型,对裂缝参数进行定量表征,分析裂缝主控因素并定量预测裂缝的分布规律。结果表明,研究区碳酸盐岩储层主要发育北东—南西向的高角度构造裂缝,裂缝充填程度较弱有效性高。单井线密度分布在1.0~6.8条/m,裂缝高度主要分布在10~40 cm。构造变形强度大、断层发育程度高的部位裂缝的发育程度越高;白云岩中平均裂缝密度为0.68条/m,裂缝最为发育;埋藏深度越低,裂缝发育强度越大,厘定出风化壳控制优质储层厚度为50~160 m。通过建立分形生长模型预测孙虎潜山带裂缝分布规律,预测结果与测井解释结果一致。     

浅埋煤层沟道采动裂缝发育特征及治理方法

黄土沟壑区浅埋煤层开采诱发的地表裂缝灾害相对严重,特别是在沟道底部等煤层埋深极浅区域易与覆岩内部裂隙贯通形成导水通道,致使地表水溃入井下威胁生产安全。为研究黄土沟壑区浅埋煤层回采造成的沟道地表裂缝发育特征及其引发的地表溃水水害防治方法,以陕西省安山煤矿125203工作面菜沟段为研究对象,采用无人机遥感技术和现场实测相结合的方法对沟底裂缝进行填图和动态监测,揭示了采动地表裂缝的平面展布规律、动态发育规律及其与工作面生产进度之间的关系。在此基础上通过实地调查沟道地质条件,提出了沟道地表裂缝不同区域的分区治理方式,并进行了现场实践应用。研究表明:(1)沟底平行开切眼裂缝多以"台阶状"发育,宽度在5 cm以内的地表裂缝占64%,宽度在5～10 cm的地表裂缝占20%,宽度在10～20 cm的地表裂缝占10%,宽度超过20 cm的地表裂缝占6%;(2)沟底平行开切眼裂缝初始发育位置与回采位置基本一致,超前或滞后回采位置不足6 m,裂缝角近似垂直;(3)随着工作面推进,正向坡裂缝呈现出"开裂—稳定"的动态变化特征,反向坡裂缝呈现出"开裂—闭合—稳定"的动态变化特征,平均动态变化时间为3.70 d;...     

采动地表裂缝发育范围异常扩大成因分析

蔚州矿区单侯煤矿的二采区6208工作面在村庄保护煤柱外进行常规开采过程中,工作面靠近村庄一侧的地面裂缝发育范围出现了异常的扩大,并引起了地表裂缝扩大区的村庄建筑物出现了严重的损坏。通过对地表裂缝发育的位置、延展特征进行的详细分析,结合研究区域地表裂缝规律、开采条件及地层状况等,确定了6208工作面靠近村庄侧的综合裂缝角,采用类比、排除等方法对地面裂缝发育及村庄损害范围扩大的成因进行了深入研究,得出结论：在单侯煤矿6208工作面东北侧为逆断层上盘的断裂带发育区,断层带区域岩层破碎,致使岩层整体硬度降低、结构松散,进而改变了原有的采动影响传播规律,造成了地表裂缝发育及村庄建筑物损坏范围扩大。