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。     

滇东威信煤系地层岩石力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤储层压裂改造效果很大程度上取决于煤、岩的力学性质。结合以往煤田地质勘探资料,基于岩石力学性质测试,揭示了煤系地层岩石的力学性质特征,分析了研究区煤系地层岩石力学性质差异,探讨了煤层和顶底板岩石力学性质差异对煤储层压裂效果的影响。结果表明,研究区煤层和顶底板岩层力学性质差异显著,煤系地层岩石力学性能按照煤、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩的顺序增强。该研究成果可为该地区煤储层的压裂施工设计提供一定借鉴。     

煤矿井下水力压裂裂缝扩展分析

水力压裂作为一种改造储层渗透性工艺,通过向储层注入高压液体,在储层中形成一定规模的裂缝,通过沟通储层内部裂隙,提高储层渗透性。然而水力压裂中裂缝的劈开和延伸方向受到多方面的影响,储层所受到应力大小和方向、储层的地质构造、力学性质及其中的原始裂隙发育情况等都不同程度地影响裂缝的开启与扩展。通过对前人工作进行总结、分析,找到影响裂缝扩展的主要因素,为压裂钻孔的布置提供指导。     

基岩水井压裂增水机理分析

基岩地层压裂增水与岩层性质密切相关,不同岩性其力学性质及其裂隙构造不同,压裂机理与工艺方法就不同。根据基岩地下水岩层特点,结合水力压裂增水试验,着重分析了水力压裂的形成机制,探寻了不同岩层及其力学性质与压裂的关系。     

煤系“三气”共采产层组压裂裂缝扩展物模试验研究

硬脆性砂岩、页岩储层与塑性的煤层组合开发时,层间应力差、岩性差异、界面性质等因素会对水力裂缝扩展产生较大影响,复合储层人工裂缝扩展规律存在认识不清的难点,给储层改造方案的合理设计带来了难度。基于此,选取鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然露头岩石进行不同岩性组合,开展室内大尺寸真三轴水力压裂物理模拟试验,研究不同地应力差、弹性模量差异、煤岩割理等参数对水力裂缝起裂及扩展的影响。结果表明:水力裂缝起裂方向受地应力条件及近井筒天然弱面共同控制;当应力差在4~6 MPa时,既能保证裂缝穿透界面,又能保证高效沟通煤岩中天然弱面形成网络裂缝;层间弹性模量差异越大,缝内流体压力越高,穿透界面时释放的压力脉冲有助于激活煤岩中的微裂缝形成复杂的裂缝网络。水力裂缝在煤岩中的扩展路径受割理影响较大,易发生转向或者分叉扩展;水力裂缝穿透界面时压裂曲线存在明显的2次憋压,沟通煤岩割理过程中压裂曲线上下波动明显。研究复合储层水力裂缝起裂及扩展规律可为油田现场预测裂缝形态以及优化泵注程序提供参考。     

射孔对页岩水力裂缝形态影响的物理模拟实验

通过XRD、扫描电镜及力学强度测试等实验对龙马溪组页岩的物理力学性质进行分析,并采用真三轴压裂改造模拟器开展水平井水力压裂物理模拟实验,探究射孔参数及页岩物理力学性质对裂缝形态的影响规律。实验结果表明:(1)具有3种不同射孔类型的试样,在压裂后主要形成4种水力裂缝的形态模式,其中组合型射孔对于复杂裂缝的形成具有一定的促进作用。当射孔间相位角和间距过小时,缝间应力干扰增大,不利于扩大裂缝规模。(2)试样在压裂过程中的泵压-时间曲线,会因射孔类型的不同而呈现出明显的差异,曲线的波动程度和裂缝的复杂程度呈一定的正相关。(3)水力裂缝在延伸过程中与结构面相交时出现的穿透、分叉等现象是形成裂缝网络的前提。各向异性、微裂缝和微孔隙、脆性指数等页岩的物理力学性质会影响裂缝的扩展路径和迂曲度。     

临兴地区深部煤岩力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤、岩力学性质是影响煤储层压裂改造效果的关键因素。基于煤的原位条件的全应力-应变试验、煤和顶底板围岩的单轴和三轴力学参数统计,结合FracproPT压裂模拟软件,揭示了深部煤储层原位力学性质,查明了研究区煤、岩组合特征及力学性质差异,探讨了煤、岩力学性质对深部煤储层压裂的影响。研究结果表明:随着温度的增加,煤的弹性减弱,塑性增强,力学强度呈减弱趋势。温度对煤力学性质的影响很小,对于煤整体的力学强度而言,这种影响可以忽略不计。应力增强了煤岩弹性性能和力学强度,且影响显著,在不同的应力范围内其影响特征不同。在弹性变形阶段,随着有效围压的增大,煤的弹性模量增大,泊松比减小,但是在不同围压条件下,弹性模量和泊松比随应力的变化显示出不同的特征。当有效围压为20 MPa时,随着轴向应力的增大,煤的弹性模量和泊松比先快速增大后逐渐恒定。当有效围压为10 MPa时,弹性模量和泊松比在轴向应力加载初期也呈快速增大趋势,但泊松比在轴向应力为10 MPa附近经历短暂的稳定后继续增大。当有效围压为30 MPa时,弹性模量和泊松比开始就是一个相对恒定的值,缺少弹性模量和泊松比的上升段。在塑性变形阶段,随着有效围...     

煤成(层)气资源综合开发中的合层压裂可行性评价

针对临兴—神府示范区煤(成)层气资源纵向上岩性叠置、多层系交互赋存、薄层/夹层发育的地质赋存特征,及薄互层、接触或邻近产层间单层压裂可改造性差的技术难题,提出了适用于煤成(层)气资源综合开发的合层压裂工艺理念。采用数值模拟方法,通过分析产层间界面胶结强度、界面倾角、层间应力差、压裂施工排量等因素对合层压裂裂缝扩展的影响,优化了压裂施工参数,优选了适宜于合层压裂工艺的储层条件,并基于岩石破裂和界面断裂准则,综合考虑煤体结构、界面力学与储层应力场等因素,建立了煤成(层)气储层合层压裂可行性的多级评价模型。     

层理性页岩力学参数对水力压裂裂缝形态的影响分析

岩石力学性质及地应力等地质力学参数是进行储层压裂改造的基础数据,影响着整个压裂设计的准确性。由于页岩层理发育及矿物组成的复杂性、页岩力学性质的横观各向同性,所以基于传统力学模型获取的压裂参数设计将丧失意义。以横向各向同性模型体现层理发育页岩储层的力学性质,通过简化的横纵弹性模量和泊松比可以较好地表达出页岩的横观各向同性,并总结了横观各向同性地应力解释方法。基于上述理论,应用商业化水力压裂数模软件对四川盆地某层理页岩储层进行了压裂设计,比较横观各向同性模型与传统模型解释力学参数差异,非常规储层动静态力学参数转换,同时通过改变射孔位置研究了起裂点对裂缝形态的影响。研究发现,横观各向同性解释的杨氏模量、地应力要略高于传统方法,同时横观各向同性解释的地层地应力差较小,所以受不同射孔位置的变化对裂缝几何的形态影响要远远高于各向同性模型模拟的结果,特别是缝高变化更为明显。同时数据表明,在高应力区射孔将形成更为狭窄缝宽的水力裂缝,这会严重影响后续支撑剂的进入,以上结论将为提高页岩储层的压裂设计精确性给予重要帮助。     

温度与化学作用下岩石物理力学性质研究进展

深地钻井与储层改造是干热岩开发利用的关键技术手段,研究温度与化学作用下岩石物理力学性质对于钻井井壁稳定及热储层改造技术至关重要.本文分别梳理了不同冷却条件下高温岩石物理力学性质、实时高温状态下岩石物理力学性质及化学作用下岩石物理力学性质的研究现状,总结了温度与化学作用对岩石物理力学性质的影响机理,提出了现阶段该领域研究...     

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。     

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。     

含层理页岩水压致裂特性及对破裂压力的启示

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术,破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制,以四川长宁地区黑色页岩为研究对象,对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试,利用GCTS岩石力学试验机开展不同层理角度下页岩的水压致裂试验,结合X射线CT机和三维扫描仪对页岩的扩展形态及裂缝表面粗糙度进行表征,并对页岩水力压裂的破裂压力进行分析。结果表明：(1)页岩的抗拉强度随层理角度变化呈先减后增的变化趋势,各向异性明显;(2)层理的存在对页岩水力压裂的破裂压力影响较大,不同层理角度条件下页岩水力压裂的破裂压力与抗拉强度的变化规律相似,在30°最小,90°最大;(3)层理面对水力压裂裂缝扩展的影响较小,主要是拉伸破坏产生的单裂缝,裂缝面粗糙度较高且与层理方向无关;(4)通过数值仿真确定了压裂井筒塑性区的存在,解释了试验中观察到异常高的破裂压力,说明水力压裂裂缝起裂后存在一定的临界起裂特征长度,岩石需要经过裂纹孕育阶段才能完全破裂,不同层理角度页岩通过临界起裂特征长度来影响起裂压力,采用新的模型能较好预测页岩水力压裂的破裂压力。研究结果对于了解深部页岩裂缝起裂扩展...     

煤层气压裂综合滤失系数的影响因素评价

针对煤层气井投产前对煤储层进行水力压裂时,滤失量较大的问题,从煤储层特征和压裂施工2个方面分析影响综合滤失系数的因素.结果表明:煤储层方面影响因素主要有煤层动态渗透率、煤层孔隙内流体压缩系数、孔隙度等;压裂施工方面影响因素有压裂液黏度等.通过相关公式,并结合经典的综合滤失系数计算方法,定量评价了各个因素对综合滤失系数的影响.分析计算表明该评价方法具有可靠性和实用性.     

榆东地区储层特征与产能关系解释评价

随着榆树林油田开发工作的不断深入,所面对的开发对象越来越复杂,因此,针对不同的开发对象需要弄清储层的特征与产能的关系。由于榆东地区油藏埋藏深,储层岩性致密,孔隙度、渗透率均较低,不同的储层产能差异较大,有的井见到含油显示,储层厚度也较大,但压裂改造后并无产能。仅用测井曲线准确识别产能的高低难度较大,因此在油藏评价阶段为准确判断每个层的产能,需要研究该区储层性质、特征与产能的关系。通过对榆东地区扶杨油层的岩性、物性、含油性、电性的"四性"特征的评价,总结出该区储层的特征与产能的相互关系,为油田的射孔选层、压裂改造、高效开发提供了可靠地依据。     

基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价

水力压裂有利区评价是煤储层压裂改造施工设计的基础。通过对沁水盆地西南部3号煤储层42个水力压裂地应力测试数据统计,系统分析了研究区煤储层地应力分布规律。采用378口水力压裂井资料,基于格里菲斯(Griffith)强度理论计算了研究区煤储层单轴抗拉强度,建立了煤储层破裂压力与最小水平主应力和抗拉强度之间关系和模型,揭示了研究区煤储层可压裂性特征,建立了基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价方法,对煤储层水力压裂有利区进行了评价。研究结果表明,研究区块3号煤层最大水平主应力14.67~45.05 MPa,平均为29.31 MPa,最大水平主应力梯度为2.00~4.84 MPa/100 m,平均为3.27 MPa/100 m;最小水平主应力10.51~29.09 MPa,平均为18.61 MPa;最小水平主应力梯度为1.44~2.85 MPa/100m,平均为2.09MPa/100 m,煤储层应力和压力均随深度的增加呈线性增大的规律。基于格里菲斯(Griffith)强度理论计算的研究区3号煤储层单轴抗拉强度为0.15~1.10 MPa,在平面上存在一定的差异性。根据单轴抗拉强度值将煤储层可压裂性划分为4类,对于较高抗拉强度区和高抗拉强度区(Ⅲ和Ⅳ),煤储层抗拉强度值大,煤层气井水力压裂改造中起裂压力高,难以进行压裂改造。对于低抗拉强度区和较低抗拉强度区(Ⅰ和Ⅱ),煤储层抗拉强度值小,煤层气井水力压裂改造中起裂压力小,易于进行压裂改造,评价结果与实际水力压裂情况相吻合。     

页岩油气与煤层气开发的岩石力学与压裂关键技术

对于塑性较强的页岩与煤层,水力压裂仍然存在一定的技术挑战。介绍了解决这些难点的一些关键技术。原岩应力与孔隙压力控制着水力压裂裂缝扩展与压裂效果。深部孔隙介质岩层与浅部岩层的原岩应力和孔隙压力的特性差异较大。最大、最小水平主应力一个重要的但往往被忽略的特点是具有岩性依赖性,这一特点对岩层的压裂效果至关重要。水平主应力还高度地依赖于孔隙压力的变化,例如孔隙压力的超压造成最小水平主应力增加,而开采后储层的孔隙压力降低造成最小水平主应力减小。这直接影响到水力压裂裂缝的扩展层位与方向,因为最小水平主应力的减小会造成起裂压力大幅度地减小,特别是对于开采了一段时间后需要重新压裂的储层。分析了地层中3种原始应力状态与裂缝形成和扩展的关系,特别是对于强构造应力区如果采用常规压裂技术,水平井并不能显著增产,就此提出了强构造应力区水平井长射孔多层水平压裂方法。另外,页岩储层在油气赋存方面的不均一性,可能导致一些原预计高产的井完井后达不到预期的结果,就此分析了如何寻找高富集的油气区,即"甜点",并介绍了一种提高煤层气压裂效果的间接煤层压裂新方法。     

煤层气垂直井压裂优化系统的设计与实现

为了合理确定压裂泵注参数,以提高煤储层导流能力和煤层气产气量,根据目前煤储层特点,建立了影响煤储层支撑剂评价体系,应用多层次模糊综合评价方法建立了支撑剂优选系统;对压裂液性能、配伍性等性质参数对比,建立了压裂液优选系统;根据压裂的地质和工程影响因素,对不同水力压裂施工参数分类,建立了不同储层渗透率下的泵注参数优化系统。这一系统成功地应用于指导沁水盆地潘庄区块煤层气垂直井的现场水力压裂施工设计。     

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。     

大杨树盆地南部坳陷火山岩储层特征及影响因素分析

大杨树盆地是一个被火山岩覆盖的残留晚中生代盆地,研究区火山岩岩石类型复杂多样,TAS图解可划分出9种岩性,储层研究中归纳为5大类岩石类型。通过电镜扫描、薄片分析等手段结合岩芯观察,对大杨树盆地南部坳陷火山岩储层特征进行研究,并对其影响因素进行分析。该储层主要包括火山熔岩和火山碎屑岩。火山岩储层储集空间主要包括原生气孔、残余气孔、粒间孔、收缩缝等原生孔隙和次生溶孔、构造裂缝等次生孔隙,储层以中低孔—低渗(特低渗)储层为主,储层非均质性强,其中火山角砾岩、安山岩和玄武岩储层物性相对较好,其次是凝灰岩和辉绿岩。火山岩岩性岩相决定了储集空间分布,构造运动对储层储渗条件的改善具有重要作用,这些孔隙与裂缝配合构成了有利油气聚集的储集层。