页岩人工裂缝应力敏感评价方法

页岩储层具有低渗致密、无压裂不产气的特点,需要大型压裂改造产生易于气体流动的人工裂缝。为了定量化研究页岩人工裂缝应力敏感性,通过室内相似物理模拟实验,分析了人工裂缝宽度、渗透率、孔隙度随有效应力的变化规律。研究表明:无支撑人工裂缝初始渗透率相差不大,应力敏感变化规律一致,岩心渗透率提高幅度随应力的增加迅速下降,页岩造缝岩心应力敏感性极强;裂缝加入支撑剂后,初始渗透率相差较大,应力敏感性变弱,裂缝导流能力增加巨大;支撑剂破碎后有部分发生了弹性变形,对裂缝表面起到了较好的支撑作用。     

四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜志留系龙马溪组页岩储层裂缝建模

基于岩心分析、成像测井分析和三维地震资料,对四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜龙一1亚段和五峰组的多尺度离散裂缝网络建模方法进行了研究。研究结果表明：(1)将蚂蚁体属性中的强响应部分确定性提取成面,可得到大尺度离散裂缝网络模型;用蚂蚁体沿层切片显示的带走向趋势的裂缝参与小尺度离散裂缝网络建模,降低了小尺度裂缝走向模拟的不确定性。(2)罗布向斜龙一1亚段和五峰组裂缝以高角度剪切缝为主,多被方解石充填,裂缝走向为北东—南西向,成像测井解释的裂缝走向与附近地震解释的断层走向一致。(3)大尺度离散裂缝网络模型与钻井的断层位置相符,小尺度裂缝发育部位与钻井液漏失部位吻合,多尺度离散裂缝网络模型可较好地表征罗布向斜龙一1亚段和五峰组的裂缝发育特征。(4)罗布向斜Y12H井应用多尺度离散裂缝网络模型优化压裂方案,压裂缝网复杂度高,试气产量较邻井提高了近41%,优化小尺度裂缝走向后的多尺度离散裂缝网络模型实际应用效果较好。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩储层成岩作用

在大量岩石薄片鉴定、扫描电镜、X-射线衍射等分析实验基础上,对四川盆地志留系龙马溪组页岩储层成岩作用进行了研究。共识别出压实作用、胶结作用、黏土矿物转化作用、交代作用、溶蚀作用、有机质热成熟作用以及构造破裂作用共7类成岩作用。其中胶结作用又包括了硅质、碳酸盐和硫化物胶结,总结了硅质胶结物的物质来源以及钙质胶结物发育的主控因素。在N3井单井分析的基础上,指出龙马溪组优质页岩储层段、次优页岩储层段与非页岩储层段经受了不同成岩事件的改造,其中优质页岩储层段经历的主要无机成岩作用除压实作用外,均与有机质热成熟作用存在明显联系。通过多项成岩指标综合分析认为,龙马溪组页岩储层现今处于中成岩B亚期—晚成岩阶段。无机矿物成岩作用对于页岩储层具有重要的影响,它控制了储层孔隙的保存、发展和演化,同时也影响着岩石的力学性质和页岩储层的吸附能力;有机质热成熟过程中排出的天然气是页岩气的物质来源,同时其在热成熟过程中生成的大量有机质纳米孔隙增大了储层孔隙度并提高了储层吸附能力。     

火山岩裂缝型储层应力敏感性实验研究

准噶尔盆地火山岩油气藏埋藏深、岩石类型复杂、裂缝较为发育,属于典型的裂缝型储层。为研究火山岩气藏开发过程中储层的物性变化规律,弄清裂缝的产状与应力敏感性之间的相互关系,从不同火山岩岩性的岩心图像入手,通过对岩心裂缝进行可视化描述,在弄清裂缝发育特征和产状的基础上,对研究区内5口丼20多块岩心样品进行渗透率应力敏感性实验研究和分析。通过对不同裂缝产状的岩心应力敏感性实验研究可知,火山岩储层的应力敏感性不仅与裂缝的发育程度有关,而且与裂缝的产状紧密相关。低角度缝较发育的具有网状缝系统岩心的应力敏感性最强,高角度缝岩心的次之,直劈缝岩心的则相对较弱。     

四川盆地志留系龙马溪组优质页岩储层特征与开发评价

随着页岩气国家级示范区的建设,中国页岩气进入规模开发阶段;到2016年12月,长宁-威远、昭通和涪陵国家级页岩气示范区实现年产气量79×10⁸m,到2030年页岩气规划年产量达到(800~1 000)×10⁸m,展现出良好的发展前景。四川盆地龙马溪组地层厚达300m左右,进一步识别出优质页岩段,评价优质页岩储层特征是开发阶段的首要任务。依据笔石带特征和沉积相演化,将龙马溪组划分为龙一、龙二2个层段;志留纪早期深水陆棚沉积环境控制了优质页岩的空间分布,岩心观察识别出龙一段底部黑色炭质页岩和硅质页岩是优质页岩发育的有利岩相,优质页岩具有高有机碳含量、高脆性矿物含量、高含气量的特征;优质页岩段地质储量丰度集中,平均储量丰度达到1.85×10⁸m/km²,是页岩气规模化开发的有利层位。     

页岩人工裂缝应力敏感性实验研究——以川南地区龙马溪组页岩为例

目前,国内外生产实践均证实,通过控制生产压差有利于降低支撑剂嵌入、破碎及运移程度,最大限度保持裂缝的导流能力来提高气井EUR。但支撑剂容易发生压实、变形、破碎、嵌入及运移等现象,造成页岩人工裂缝表现出较强的应力敏感性。为此,以四川盆地南部地区（以下简称川南地区）龙马溪组龙一12层位岩心为研究对象,基于变流压测试的页岩人工裂缝实验评价技术,开展不同铺砂浓度、排采制度和生产制度条件下渗透率变化规律模拟实验,形成了指导页岩气井排采制度和生产制度优化的原则。研究结果表明：(1)定围压变流压测试方法可以模拟支撑剂变形、嵌入、破碎及运移生产规律,测试过程更符合生产实际;(2)人工裂缝无支撑剂时,渗透率应力敏感程度为中等偏强;人工裂缝铺置支撑剂时,渗透率应力敏感性中等偏弱,且渗透率应力敏感性随支撑剂浓度增加而下降,但下降幅度逐步减小,压裂时要综合考虑裂缝导流能力提升程度、人工裂缝应力敏感性及经济效益等因素优化加砂强度,排采时要控制生产压差避免支撑剂运移;(3)作用在裂缝和支撑剂上的初始应力较大,容易造成人工裂缝渗透率不可逆伤害,应采取油嘴由小到大的方式开展排采测试;(4)有效应力增加幅度越大,人工裂...     

四川盆地龙马溪组页岩储层缝网导流能力优化

水平井分段压裂技术是页岩气开发的关键技术,其方案设计需要对缝网几何参数及导流能力进行优化。目前,借用产能预测模型优化缝网参数的过程较为复杂且忽略了自支撑裂缝对缝网导流能力的影响。根据水电相似原理,将压裂后的复杂缝网细分为支撑裂缝以及自支撑裂缝,提出了等效裂缝的概念,并得出了基于不同裂缝形态的复杂缝网导流能力优化模型,确定了支撑裂缝与自支撑裂缝导流能力之间的关系。结合四川盆地龙马溪组Y1井储层及流体参数,进行水平井分段压裂设计,优化出30/50目与40/70目陶粒的最佳铺砂浓度分别为3kg/m²和5kg/m²,70/140目支撑剂无法满足导流能力需求,自支撑裂缝能够满足导流能力需求。结合Meyer模拟得出Y1井30/50目的砂比为2.5%~3%,40/70目砂比为3.5%~4%,有效地减少了支撑剂量,并取得良好的经济产能,值得推广应用。     

页岩水力裂缝扩展形态与声发射解释——以四川盆地志留系龙马溪组页岩为例

采用真三轴压裂模拟系统对四川盆地志留系龙马溪组露头页岩开展了压裂模拟实验,将通过岩样剖分和CT扫描获得的水力裂缝扩展形态与声发射监测解释结果进行对比以揭示裂缝扩展过程中的声发射响应特征,并分析水力裂缝连通区域与未连通区域在声发射事件类型上的差异。研究表明,声发射事件点的空间分布能够反映岩样内部水力裂缝扩展形态。水力裂缝起裂的位置声发射事件点较多、分布集中;水力裂缝激活的层理面附近声发射事件点稀疏;裂缝密度越大,声发射事件点的分布越密集。水力裂缝沟通范围与声发射事件点的分布范围存在差别,基于声发射事件的改造体积解释结果偏大。水力裂缝沟通范围内声发射事件以剪切事件和张性事件为主,未被水力裂缝沟通的原始开启层理面附近以剪切事件为主,将二者进行区分可以提高储集层改造体积解释结果的准确性。     

四川盆地龙马溪组页岩声波特性与断裂韧性实验研究

为更好地指导四川盆地页岩气的开发,以四川盆地东南部下志留统龙马溪组页岩为对象,研究其声波特性和断裂韧性,其中,纵横波速度测定所采用的是透射法,断裂韧性测定所采用的是ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)法。研究结果表明,页岩的断裂韧性为0.474 4～0.875 2 MPa·m~(0.5),表明其显著的各向异性特征;页岩的纵横波速度之间呈较好的正相关;页岩声波速度随着其体积密度的增大而增大,呈正相关;声波频率与声波速度和衰减系数均呈正相关;断裂韧性与声波速度和波阻抗呈正相关,与衰减系数呈负相关。     

川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩裂缝发育模式及意义

通过岩心、电成像测井及常规测井等资料,对川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组深层页岩地层开展了电成像测井图像上的裂缝类型及组合特征、裂缝信息提取、裂缝发育模式等研究,分析了不同裂缝发育模式的声波测井响应及对后期压裂改造的影响。研究结果表明：①川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩随地层深度增加裂缝倾角逐渐减小、构造裂缝种类复杂程度逐渐降低,离构造活动强烈带较近的井靶体段可见明显的中、高角度构造裂缝发育。②按照构造裂缝和层理发育的关系,可将研究区裂缝发育模式分为构造裂缝与层理混合发育型、中密度层理型、紧密层理型、强构造裂缝弱层理型、大尺度构造裂缝型、致密型等6种,其中构造裂缝与层理混合发育型和中密度层理型是压裂的优选类型。③引入L曲线（σ=k/n,k为常数,σ为平均开度,n为层理条数）,σ和n值的范围能够有效表征构造裂缝和层理的相对发育程度,从而可在坐标系内对不同裂缝发育模式进行划分与识别。④不同裂缝发育模式在纵、横波时差和岩石力学性质方面具有一定差异：构造裂缝与层理混合发育型和强构造裂缝弱层理型的纵波时差小于中密度层理型和紧密层理型,中密度层理型的抗剪强度小于紧密层理型。     

四川盆地南部泸203井区五峰组——龙马溪组页岩裂缝特征及形成演化

四川盆地南部泸州深层页岩气是现阶段页岩气勘探的重点,天然裂缝发育对页岩气富集、压裂开发及天然产能具有重要影响。综合岩心、测井分析等地质手段,结合包裹体均一温度及岩石声发射实验,对泸203井区五峰组—龙马溪组页岩裂缝特征、期次及形成演化进行综合分析。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组页岩以构造成因的剪切缝为主,发育少量水平滑脱缝及直立张性缝。裂缝充填程度高,充填物复杂,以直立缝及水平缝共同发育、延伸距离短为特点,纵向上裂缝在五峰组—龙一段Ⅰ亚段2小层及4小层中上部集中发育,底部直立缝及水平缝均较为发育,向上以水平缝发育为主。五峰组—龙马溪组页岩裂缝形成于3期构造运动：第1期形成于印支运动期（距今253.4～250.0 Ma）,裂缝被方解石及黄铁矿高度充填,包裹体均一温度为130.4～150.6℃,构造应力方位为NNW—SSE向（335°±5°）,形成近NS向及NWW向平面剪切缝与NEE向剖面剪切缝。第2期形成于燕山晚期—喜马拉雅早期（距今70.58～42.64 Ma）,裂缝被方解石全充填,包裹体均一温度为194.8～210℃,构造应力方位为SEE—NWW向（110°±5°）,形成NW向与N...     

裂缝性和基质性碳酸盐岩在堵漏前后的应力敏感性研究

塔中奥陶系碳酸盐岩储层裂缝和孔隙发育,钻进过程中极易发生漏失,当采用堵漏浆进行封堵时,堵漏材料会充填裂缝和孔隙,此时不同类型碳酸盐岩的渗透率会产生不同的变化。通过试验,对比研究了裂缝性和基质性碳酸盐岩在堵漏浆浸泡处理前后的应力敏感性,同时对比分析了二者的渗透率恢复率与有效应力的关系,并从作用机理上探讨了二者应力敏感行为的差异性。研究表明,裂缝性碳酸盐岩在堵漏浆处理前后的应力敏感性都要远高于基质性碳酸盐岩。堵漏材料对孔隙和裂缝空间造成影响程度的不同,是二者渗透率随有效应力加载和卸载过程中产生明显差异的主要原因。      

页岩应力敏感实验与机理

为了研究页岩渗透率的应力敏感现象及其机理,从毛细管、平板裂缝和双重孔隙介质的渗透率应力敏感机理出发,得到了多孔介质渗透率应力敏感系数的通用表达式,并结合下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组页岩岩心的覆压孔渗联测实验,分析了页岩应力敏感的机理。实验结果表明:渗透率应力敏感系数为孔渗幂指数与孔隙压缩系数的乘积,孔渗幂指数表示孔隙的几何特征,孔隙压缩系数反映岩石力学参数和孔隙形状的影响。页岩岩心微裂缝较发育,微裂缝尺度与孔隙尺度相当的岩心孔渗幂指数小于3,微裂缝尺度远大于孔隙尺度岩心的孔渗幂指数大于3;与砂岩相比,实验所用页岩具有较低的孔渗幂指数,但孔隙压缩系数较高,因此页岩的应力敏感较强。     

四川盆地及周缘志留系龙马溪组一段深层页岩储层特征及其成因

深层页岩储层是页岩气勘探开发的重要接替领域。针对四川盆地及周缘龙马溪组一段深层页岩,系统开展了X-衍射全岩(XRD)、总有机碳(TOC)、大薄片及氩离子抛光大片成像研究。结果表明,相对于浅层页岩,深层页岩储层具有高硅质和低TOC含量、低粉砂纹层含量、高孔隙度和更有效的孔隙网络特征。由浅层至深层,页岩硅质含量由30%增至62%。相应地,碳酸盐含量由32%降至14.3%,粘土矿物含量由33%降至7.8%,TOC含量由7.1%降至4.25%。深层页岩储层发育条带状粉砂纹理,与浅层页岩相比,其粉砂纹层含量减少、单层厚度减薄。黑色页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝,由浅层至深层,页岩总面孔率由1.6%增至10.8%,有机孔和无机孔均明显增加,且微裂缝占比由1%增至12%。深层页岩储层有机孔、无机孔和微裂缝相互连通,形成有效的孔隙网络。深层高硅质含量、高孔隙度和更有效的孔隙网络与生物成因硅有关,低TOC含量与远离物源有关,低粉砂纹层含量与水深较大有关。生物成因硅在成岩过程中可形成大量有机孔、无机孔和微裂缝,且其可有效保存孔隙。有机质的生成受营养物质供给影响,远离物源区营养供给较少。粉砂纹层主要由碳酸盐...     

低渗透裂缝油藏岩石应力敏感性试验研究

利用乌南油田的低渗透油层取心岩样,模拟油层条件,试验研究了有、无天然裂缝岩样的应力敏感性,分析了应力增加过程中有、无天然裂缝岩样的渗透率保持率的差异性和应力恢复过程中有、无天然裂缝岩样的渗透率恢复率的差异性。结果表明:应力增加过程中,有效应力增加,有、无天然裂缝岩样的渗透率均迅速下降,有天然裂缝岩样的渗透率保持率小于无天然裂缝的岩样;应力恢复(应力增加到最大时,逐渐降低应力)过程中,有效应力降低,有、无天然裂缝岩样的渗透率均略有上升,有天然裂缝岩样的渗透率恢复率远小于无天然裂缝的岩样。为低渗透裂缝油藏开采过程中保护油气层提供了合理的重要依据。     

四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩生物地层及其储集层特征

通过单剖面笔石鉴定、笔石带划分、等值线图编制及页岩矿物成分、TOC和纹层特征分析,系统研究四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组生物地层及其储集层特征.结果 表明,四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组发育笔石带WF1-WF4和LM1-LM9,不同笔石带可用岩性和电性特征标定.不同笔石带页岩分布呈现西南和东北2大沉积中心,...     

裂缝型储层应力敏感与裂缝角度关系实验研究

裂缝型油气藏是目前研究的热点油气藏之一, 储层裂缝发育的复杂性和多样性决定了该类型油气藏开发的困难性,一方面裂缝的存在能够改善渗流通道,但其具有一定的应力敏感特征,会对储层造成一定程度的损害,导致渗透率下降,影响储层的开采效率。 因此,在油气藏开发过程中对裂缝型储层进行应力敏感性评价至关
重要。文章以某高温、高压裂缝型储层为研究对象!通过实验的方法测定了不同围压下渗透率随有效应力的变化规律,对比了人工裂缝和天然裂缝应力敏感性的区别,并分析了裂缝角度与应力敏感系数之间的关系。 实验表明,该区块应力敏感程度中等偏强,人工裂缝的应力敏感程度略高于天然裂缝,应力敏感系数随角度的增加呈线性变化关系。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩气储集层录井解释方法研究

四川盆地页岩气勘探层系主要是志留系龙马溪组,页岩气储集层评价参数的选取在解释评价中有十分重要的作用。随着XRF元素录井、伽马能谱录井等录井新技术在龙马溪组页岩气储集层中的广泛应用,结合研究区开发生产现状,利用随钻参数建立反映储集层特征的孔隙度、有机碳含量、含气量和脆性指数4个参数计算模型,并用于页岩气解释评价。川南地区龙马溪组页岩气储集层解释评价结果表明,应用随钻参数建立的储集层解释评价模型解释结果与实际基本吻合,能满足现场储集层解释评价需要,具有广泛的应用推广前景。     

四川盆地龙马溪组富有机质页岩形成主控因素

四川盆地龙马溪组富有机质页岩是重要的烃源岩和页岩气储层。为了明确富有机质页岩形成控制因素,采用多种地球化学指标分析其沉积时的氧化还原条件、古生产力条件和陆源碎屑供给情况。结果表明:龙马溪组页岩具有高的有机碳含量,龙马溪组下部硅质页岩形成于贫氧环境,龙马溪组上部粉砂质页岩和黏土质页岩形成于氧化环境,由下至上还原环境逐渐遭受破坏;龙马溪组沉积时期古生产力为中—高等,下部硅质页岩段陆源供给较少,中部粉砂质页岩段陆源碎屑供给相对多,粗碎屑颗粒含量相对高,上部黏土质页岩以陆源黏土矿物为主;龙马溪组沉积物中埋藏有机碳含量与氧化还原环境指标、古生产力指标呈良好的相关性,与陆源碎屑供给参数相关性较差。龙马溪组富有机质页岩的形成主要受控于氧化还原条件和古生产力。