基于岩石破裂特征及能量演化的致密砂岩脆性指数优选

脆性参数是致密油“三品质”评价中完井品质评价的重要敏感参数之一。采用岩心三轴岩石力学参数测试方法,基于岩石破裂特征及岩石破裂过程中的能量演化优选出适用于鄂尔多斯盆地定边油田长7段致密砂岩储层的脆性指数计算方法。首次应用裂缝体积密度计算方法对岩石破裂复杂程度进行了定量表征,表征结果与岩石的弹性模量、抗压强度呈正相关;与泊松比、峰值应变呈负相关。通过对岩石力学参数各向异性系数C1和C2的分析,认为弹性模量和泊松比对各向异性更为敏感,两者构建的脆性参数更能体现岩石的脆性特征。基于岩石破裂的能量演化过程,将峰值强度前后能量变化大小与变化速率相结合,构建脆性评价新指标BEC,其与裂缝体积密度及前人提出的脆性评价指标均具有较好的相关性。以BEC为衡量标准优选出适合研究区致密砂岩储层的脆性指数E/μ,该指数与研究区直井试油试采的初周日产液呈正比关系。研究结果为研究区水平井水力压裂施工时指示有利压裂层段提供了科学依据。     

基于阵列声波资料评价致密砂岩可压裂性

对于致密砂岩储层的开发生产,水力压裂技术是一种行之有效的方法。储层的可压裂性是评价储层产能的重要指标。结合岩石力学实验,总结了储层的脆性、韧性和岩石破坏性质的关系;利用泥岩和储层段地应力大小差异,评价了储层压裂后裂缝纵向延伸的程度;验证了该方法在L地区致密砂岩储层的水力压裂开发中可压裂性评价的适用性。     

赣东北荷塘组页岩储层可压裂性评价

可压裂性可用来表征页岩储层能被有效改造的难易程度,对于页岩气藏的开采具有重要影响。本文从页岩气储层岩石的矿物学、岩石力学两个方面,对赣东北底-下寒武统荷塘组页岩气储层脆性指数进行了评价。结果表明,岩石力学参数求取的页岩储层脆性指数更适用于赣东北荷塘组页岩,并根据页岩弹性模量与泊松比的分布范围,建立了适合赣东北荷塘组页岩的脆性指数预测模型。     

齐家油田致密储层脆性指数计算方法研究

脆性指数大小及分布规律是制订储层压裂方案、提高致密储层产能的重要依据。脆性指数主要是通过岩心试验和岩石力学参数法获得。为了计算岩心和岩石力学参数缺失的油田脆性指数,有效开采致密储层,利用取心井岩心测试得出脆性指数,而后与测井曲线进行了相关性分析,优选出高相关的自然伽马曲线,建立了适合本区的脆性指数测井解释模型。最后利用该曲线解释出全区各井层的脆性指数。通过分析脆性指数与矿物类型、含量、粒度等关系可知:岩石粒度越细,石英、钙质胶结物含量越高,脆性指数值越高。在该区内优选脆性指数较高的井层开展现场试验,取得了较好效果。     

胜利油田东营凹陷区页岩可压裂性评价

为探索东营凹陷页岩气开采设井优化方案,针对从胜利油田东营凹陷区沙三下亚段和沙四上亚段提取的13组不同埋深(3 315.85~3 485.07 m)的页岩岩芯,测量并分析其影响可压裂性的5种物理力学参数,根据各参数取值范围,判断出东营凹陷页岩具有较好的页岩气勘探前景,并对于所取岩芯进行水力压裂实验,压出缝网验证页岩可压裂性效果好。针对不同埋深的页岩物理力学参数取值差异进行纵向比较分析,最后确定评价可压裂性的4种参数。利用模糊综合决策法对可压裂性进行综合排序,量化出页岩可压裂性评价结果,结果表明勘探区域页岩可压裂性整体随埋深增加而减小,水力压裂时应尽量选择埋深3 315.85~3 366.35 m的层位设井。     

基于测井的煤及煤层顶底板力学性质分异预测研究

为评价煤层顶底板岩石对煤层水力压裂裂缝的影响,取煤及煤层顶底板岩芯开展岩石力学参数测试,获取煤和岩石抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等力学参数。将测试的岩芯深度归位至常规测井深度,测井响应标准化处理后,标定岩芯纵波时差、电阻率、自然伽玛值。分析煤、岩石力学参数与声波时差、电阻率、自然伽玛值的拟合关系,构建了基于多测井响应的岩石力学参数预测模型。采用预测模型计算煤、岩石力学参数及比值,评价煤层与顶底板岩石力学性质差异。结果表明：研究区顶板岩石弹性模量一般是煤层的6倍以上,抗压强度一般是煤层的5倍以上|底板局部岩石弹性模量和抗压强度是煤层的5倍以上。煤层水力压裂裂缝容易控制在顶板之内,不易控制在底板之内,在研究区东南部,水力压裂裂缝容易窜至顶底板。     

页岩气储层脆性评价方法研究现状

随着常规油气资源的不断开发,其存量资源越来越少。美国非常规油气资源的开发成功,为页岩气勘探开发奠定了技术基础。储层改造技术是决定页岩气开发成败的两大关键技术之一。而页岩气储层的脆性指数是评价页岩气储层可改造(可压裂)的关键指标。本文对国内外的页岩气储层脆性评价方法进行了广泛深入的研究,总结了岩石脆性的各种力学表征方法以及矿物成分对岩石脆性的影响,为我国页岩气储层脆性评价方法的研究提供了基础性参考资料。     

考虑围压影响的岩石弹脆塑力学模型

为模拟围压对岩石峰后强度、模量退化和剪胀的影响,将岩石的变形过程简化为线弹性变形、脆性跌落和理想塑性3个阶段,利用退化指数和扩容指数描述围压对岩石峰后强度、模量退化和剪胀的影响,建立了考虑围压影响的岩石弹脆塑力学模型。通过Hoek-Brown和Mohr-Column准则之间参数的转换关系,给出了模型峰后力学参数的确定方法。在FLAC软件下,利用Fish函数方法实现了建立的弹脆塑性力学模型。在数值算例中,利用本文模型分析了不同围压下岩石的峰后力学特性劣化和剪胀扩容特征,结果表明本文模型不仅能较好地模拟岩石峰前、峰后全程变形发展过程,而且能较好地考虑围压对岩石峰后力学特性的影响。     

测井资料在低渗储层压裂中的应用

低渗储层中常需要压裂措施增产,水力产生的裂缝受地层应力控制,一般仅有一个方向,分析了裂缝形态与地应力的关系,给出了测井资料计算岩石力学参数、岩石强度参数和连续地应力剖面的方法。根据断裂力学理论,确定裂缝延伸准则,预测出压裂裂缝高度,和井温测井对比,一致性良好。     

冀东裂缝性火山岩气藏复杂缝网构建的可行性研究

通过对冀东油田南堡五号构造裂缝性火山岩储层开展岩石力学特性、岩石脆性、水平应力差、天然裂缝发育情况等分析,明确了复杂裂缝网络构建的关键因素,同时确定了施工排量、施工规模、缝内净压力、液体黏度等工程因素对构建复杂裂缝网络的影响,提出混合水注入、酸蚀多缝改造等配套工艺,明确了冀东裂缝性火山岩气藏压裂实现复杂缝网的可行性。     

Theory and application of rock burst prevention using deep hole high pressure hydraulic fracturing

In order to analyze the mechanism of deep hole high pressure hydraulic fracturing, nonlinear dynamic theory, damage mechanics, elastic-plastic mechanics are used, and the law of crack propagation and stress transfer under two deep hole hydraulic fracturing in tectonic stress areas is studied using seepage-stress coupling models with RFPA simulation software. In addition, the effects of rock burst control are tested using multiple methods, either in the stress field or in the energy field. The research findings show that with two deep holes hydraulic fracturing in tectonic stress areas, the direction of the main crack propagation under shear-tensile stress is parallel to the greatest principal stress direction. High-pressure hydraulic fracturing water seepage can result in the destruction of the coal structure, while also weakening the physical and mechanical properties of coal and rock. Therefore the impact of high stress concentration in hazardous areas will level off, which has an effect on rock burst prevention and control in the region.     

深层变质岩潜山油藏区块整体压裂技术

S628区块为变质岩潜山储层,自然产能低或无自然产能,必须进行压裂改造才能获得工业油气流。由于储层埋深大,施工压力高,天然裂缝发育,压裂加砂异常困难。为了降低压裂施工风险,提高区块采收率,通过压前储层综合评价、压后产量综合影响因素分析、压裂设计参数优化等的研究,结合国内外类似岩性储层压裂改造经验,确定了区块整体压裂方案。该方案中确定了不同渗透率条件下的裂缝长度和导流能力,根据储层特点优选了压裂液体系,优化了前置液百分数、排量、加砂规模等关键参数,结合目标区块的物性条件变化特征,确定了科学合理的施工参数。S628区块累计实施压裂15井次,施工成功率100%,压后普遍取得良好效果,累计增油超过35万t。     

掘进工作面顶板水力压裂防灾技术应用研究

高瓦斯、高地应力掘进工作面顶板围岩动力现象频繁出现，严重制约了矿井安全生产。为防止煤岩动力灾害事故发生，五阳煤矿采用水力压裂技术开展掘进工作面顶板围岩卸压增透试验，以减小巷道上方应力效应、预先释放顶板瓦斯。利用瞬变电磁仪检测煤层裂隙电阻率变化以表征顶板水力压裂试验开展情况，通过对比顶板水力压裂前后工作面瓦斯浓度、煤炮响应次数及微震事件，研究顶板水力压裂技术的防灾效果。研究表明，煤层电阻率受顶板水力压裂效果影响巨大，同时压裂防灾效果明显，施工前后各项指标均有明显降低，瓦斯浓度降低40%，煤炮响应次数减小85%，微震事件减小76%。     

灰色关联分析法在评价珠一坳陷盖层质量中的应用

随着盖层研究的深入,其评价方法有了不少新转变,从物性封闭的测井评价方法、超压封闭的测井评价方法、烃浓度封闭的测井评价方法、岩石力学评价方法、微观角度分析法等,到现在BP神经网络法、灰色关联分析法、灰色规划聚类法等。基于灰色关联分析法配合测井资料定量综合分析研究区珠一坳陷盖层的质量,选取了盖层累计厚度、盖地比、总孔隙度、有效孔隙度、渗透率、含砂量、突破压力7个参数进行评价,得到研究区盖层质量等级:珠江组下段以及文昌组、恩平组为Ⅰ类盖层;珠海组和珠江组上段为Ⅱ类盖层;韩江组为Ⅲ类盖层,其分析结果与实际勘探结果相一致。     

李雅庄煤矿水力压裂切顶技术应用研究

针对李雅庄煤矿工作面上隅角悬顶面积过大以及巷道超前段动压显著等技术难题,采用水力压裂切顶技术,使顶板岩层产生裂隙,破坏顶板岩层完整性,工作面回采后上隅角能够及时垮落,减小悬顶面积。工程实践表明,通过在工作面2-6112巷上隅角顶板应用水力压裂切顶试验,实现了上隅角顶板的及时垮落且周期来压步距缩短在10 m内,上隅角的悬顶面积小于10 m²。从而转移了顶板应力,减弱了两巷超前动压,最终实现了顶板卸压,保障了李雅庄煤矿的安全生产。     

煤岩与顶底板岩石力学性质及对煤储层压裂的影响

基于不同地区煤岩及顶、底板岩石样品的力学性质数据,总结了主要岩石类型的力学性质特征,重点对两者力学性质的差异进行了对比研究,分析了决定岩石力学性质的主要控制因素,如岩性、孔隙特征和含水率.以此为基础讨论了两者力学性质差异对煤储层水力压裂的影响.研究表明,岩石的强度随孔隙度的增大而减小;岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与孔隙性,水分对不同岩性岩石强度的影响方式和影响程度存在差异.力学性质的差异,影响了煤层中地应力场的分布,使得煤层气井水力压裂表现出与常规储层水力压裂不同的特点.     

渭北油田岩石性能参数下PDC钻井破岩研究

PDC钻头几何结构复杂性、岩石材料差异性以及钻井工况的系统性,使得钻头切削破碎岩石的机理研究与钻头对地层的匹配适应性一直存在很大困难。基于渭北油田取心所测得岩石力学参数,获得了该区块的H-J-C岩石响应模型参数,通过三维CAD软件和有限元软件建立PDC钻头破岩的三维非线性动态仿真模型,开展PDC钻头在该区块的破岩规律研究,并深入研究钻头破岩过程中的响应规律。结果表明,该区块下钻头垂向加速度为0.1 m/s²,钻头垂向速度稳定在0.006 m/s,破岩功呈周期性变化、总体上升的规律趋势。该计算方法针对性较强,计算灵活便捷,为后期钻头—地层的适配性研究提供了技术手段。     

低透煤层井下重复水力压裂后含水率与瓦斯含量变化规律研究

目前水力压裂技术已广泛用于低透气性区域煤层的消突增透,注水量是水力压裂工艺重要的控制参数,也是决定压裂效果的关键指标,但是如何准确定量一直是水力压裂技术的难题。以探讨井下低透煤层水力压裂后含水率与瓦斯含量的变化规律为出发点,在平煤股份十二矿低透煤层开展了重复水力压裂增透及效果考察试验,通过详细分析考察孔的含水率和瓦斯含量,获得了压裂后煤层含水率、瓦斯含量及其关系规律,并初步确定了水力压裂区域有效注水量临界值。研究表明:压裂后煤层含水率的变化规律与瓦斯含量相反,含水率增幅较大的区域瓦斯含量降幅较小,含水率增幅较小的区域瓦斯含量降幅较大;含水率小于3%的区域瓦斯含量平均较低且差值较小,而含水率大于3%区域的瓦斯含量平均较高且差值较大;由此判断水力压裂区域有效注水量最高为含水率3%。研究结果可为低透煤层水力压裂泵注量的计算、压裂后煤巷安全高效的掘进与抽采钻孔的优化提供参考。