页岩气储层可压裂性评价技术

从页岩气储层岩石的脆性指数、断裂韧性、岩石力学特性3个方面,对中国页岩气储层可压裂性评价技术进行了研究。根据弹性模量与泊松比的分布范围,建立了适用于四川盆地下志留统龙马溪组页岩的脆性指数预测模型;总结了室内实验测定和利用测井数据计算页岩储层Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性的计算方法;初步建立了以弹性模量E、泊松比μ、单轴抗拉强度S_t三项岩石力学参数为自变量,可压裂指数F_rac为因变量的可压裂性评价方法;绘制了可压裂指数立体图版,据此评价页岩气储层压裂的难易程度,弹性模量值越高,泊松比和抗拉强度值越低,则F_rac值越高,反映储层越容易被压裂。根据地震测井和垂直地震剖面(VSP)等资料,结合室内实验校正,获取整个储层的岩石力学参数后,可以计算任意处的可压裂指数,建立储层可压裂性立体分布图。     

页岩储层的岩石力学特性

页岩储层岩石具有基质致密,微裂隙、层理面发育,岩石性脆等非常规地质特征,其力学性质与一般的致密砂岩、碳酸盐岩相比具有一定的特殊性。为探寻这一特殊的岩石力学性质,利用MTS多功能岩石力学实验系统对取自四川盆地某区的M组页岩开展了三轴、单轴、巴西力学实验。结果表明：页岩岩石三轴平均抗压强度为265.75 MPa,平均杨氏模量为4.59×10⁴ MPa,平均泊松比为0.25,属于中硬地层;单轴垂向取样抗压强度（151.92 MPa）是水平取样抗压强度（为69.18 MPa）的2.2倍;页岩抗张强度较低,平均为2.94 MPa。综合分析页岩储层脆性指数后认为,M组页岩属于脆性岩石,储层脆性指数均超过50,有利于对页岩储层进行大型水力压裂;压裂应选择以滑溜水为主的体积压裂模式,压裂设计应遵循“大液量、大排量、高前置液比、小粒径支撑剂、低砂浓度”的原则。     

岩石脆性评价方法进展

脆性是岩石（尤其是深部岩石）的一种非常重要的性质,脆性研究对深部岩体工程建设和资源开发利用等具有重要意义。在页岩油气和致密油气储层“七性”评价中,脆性是地层可钻性分析、压裂选层及施工参数优选的重要指标。国内外学者针对岩石脆性开展了大量研究工作,但是关于岩石脆性的定义和评价方法仍存在分歧,岩石脆性的定量描述还没有一个统一的标准。本文总结了各种现有岩石脆性评价方法的基本原理和研究、应用现状,探讨了岩石脆性评价存在的问题及今后的发展趋势,以期为岩石脆性评价新方法的提出以及评价标准的建立提供参考。     

基于多元力学实验的深层页岩气储层脆性影响因素分析与定量评价

在地下高温高压条件下,川南深层海相页岩塑性显著增加,现有单一脆性评价方法难以准确表征其可压裂性,严重制约了该区“甜点”优选和工程改造。以川南深层五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,通过三轴高温高压、断裂韧性及X射线衍射实验,开展了多种类型的页岩岩石力学性质评价及其影响因素分析,量化了不同载荷条件下岩石破裂的形态特征,并以此为标准,进行了脆性影响因素分析及综合量化评价研究。研究认为川南深层海相页岩具有高弹性模量、较低的I型断裂韧度特征,其脆性性质主要受控于矿物组分、温压条件及页理发育程度,并通过裂纹分形维数量化了岩石破裂的形态特征,且在高石英矿物含量（>50%）、低围压（<20 MPa）、中低温（<60 ℃）及页理化程度较高条件下,实验结束后的样品试件分形维数较高,破裂裂纹以复杂劈裂与剪切复合裂缝为主,相应的脆性较高。通过归一化的岩石力学参数和应力—应变曲线的脆性指数与分形维数之间的相关性分析,利用层次分析法建立了能够表征深层海相页岩脆性的综合评价指标。该评价指标能够很好地表征深层海相页岩脆性特征,且评价认为龙一段3¹小层脆性指数较高,为后期页岩气开发的主力目的层。     

深层页岩气储层岩石力学特性及对压裂改造的影响

赋存深度对页岩储层岩石力学特性具有显著影响.研究深层页岩的形变破坏机理,获得赋存深度对岩石力学参数的影响规律,能够为页岩油气开发提供至关重要的基础参数.采用不同深度页岩岩样系统开展了岩石力学实验,分析了深层页岩的关键力学性质,得到了其强度参数及形变模量的变化规律.结果表明:深层页岩在力学强度、抗形变破坏能力、破裂方式等...     

非均质储层微观力学特征分析及脆性评价方法研究

脆性指数是非常规储层压裂造缝的重要影响参数之一,现有脆性评价方法众多,差异巨大,且大多从宏观角度出发,在非常规储层缝网压裂领域中的应用受到制约。由于非常规储层的非均质性强,对其进行脆性表征时,需从微观领域进行研究。以辽河油田某致密储层为研究对象,测定岩心样品弹性模量、泊松比及岩心样品中矿物成分含量,采用逐步回归分析方法建立力学参数与矿物成分之间的回归模型,对微观领域岩心脆性分布进行定量表征,描述岩心微观破裂至整体失稳的变化特征。结果表明：岩石弹性模量主要由石英、方解石、方沸石、菱铁矿以及黏土的含量决定,泊松比主要由石英、方解石、白云石以及黏土的含量决定;新脆性模型从微观领域评价了非均质储层岩石脆性分布,且修正了矿物分析法计算偏低的情况。该研究为非均质储层脆性分析提供了一种科学有效的评价方法。     

钻井岩石力学特性预测及应用系统的开发

钻井岩石力学特性预测及应用系统是利用测井资料预测岩石的牙轮钻头可钻性、PDC钻头可钻性、塑性系数、抗剪强度和硬度等力学特性,建立单井的钻井岩石力学特性剖面,用灰色聚类分析方法将岩石力学特性参数根据聚类权重有机的结合起来,选择出适用的合理的钻头类型。该系统具有数据管理、钻井岩石力学特性预测、钻井岩石力学特性聚类分析、分层钻头选型、随钻钻头选型、钻井岩石力学特性剖面制作等功能。该系统是一个具有独创性的计算机软件系统。应用该系统,具有经济性、可靠性、科学性、先进性及实用性。因此,具有极高的推广应用价值。     

页岩气储层可压裂性级别测井评价及展布特征 ——以川南X地区五峰组—龙马溪组为例

页岩气储层致密、非均质性强,在开发中须要压裂改造,准确地评价其可压裂性及其展布规律对压裂设计意义重大.以川南X地区五峰组—龙一段1亚段(龙一1)页岩地层为研究对象,以岩心测试,测录井等资料为基础,分析了反映可压裂性的指标,提取脆性指数、泊松比、杨氏模量、抗拉强度和水平主应力差为敏感参数,以层次分析法求出各自权重,构建了...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组含油页岩岩石力学特性及可压裂性评价

页岩油储层具有油气丰度低、渗透能力差、单井无自然产能或自然产能低于工业油流下限、能量衰减快等特点，在水平井或多分支井的基础上实施高效的压裂改造是实现页岩油效益开采的关键。围绕吉木萨尔凹陷芦草沟组含油页岩储层的可压裂性评价，实验测试与理论分析相结合，研究认识了岩石的变形破坏特征、力学强度特性及其纵向分布特征；在芦草沟组页岩储层可压裂性影响因素分析的基础上，建立了可压裂性指数评价方法。结果表明：芦草沟组含油页岩的变形破坏呈现显著的脆性特征，且层理、微裂缝等结构面发育，具备压裂改造形成复杂缝网的内在地质力学条件；芦草沟组页岩储层间存在岩石力学强度、地应力相对较高的隔层，对该类型储集体的压裂过程中在兼顾裂缝网络复杂化的同时还应强化压裂缝对上下储层的沟通能力，实现压裂改造有效体积的最大化；综合脆性指数、水平应力差、层间应力差以及断裂韧性等指标，建立了可同时表征水平井体积压裂缝网形成难易与压裂缝穿越隔层沟通纵向储层能力的可压裂性评价方法；基于微地震压裂监测结果的验证分析表明所建立的可压裂性指数评价方法在以吉木萨尔凹陷油页岩为代表的薄互层状页岩地层中具有较好适用性。     

涪陵页岩气田焦石坝页岩气储层含气量测井评价

为深化焦石坝区块页岩气储层评价认识,以四川盆地首口参数井页岩岩心实验为基础,建立了基于常规测井资料的页岩气储层游离气、吸附气及总含气量计算模型与评价标准,并应用于工区内3口探井连续含气量剖面建立和综合评价。焦石坝页岩气田龙马溪组下部—五峰组页岩气以游离气为主,吸附气为辅,游离气含量达到了吸附气含量的2倍以上。其页岩气层含气量呈"上低下高"且随深度增加而增大特征,其中下段总含气量大,游离气含量高,为最优"甜点"段,是典型的Ⅰ类气层,具有非常好的商业开发价值。     

TOC含量对页岩脆性指数影响分析

页岩储层的有效开发依赖水平井段的压裂,脆性指数是影响压裂施工设计的一个重要参数。有3种脆性指数计算结果常相互矛盾。通过基于岩心数据刻度对不同页岩层段测井响应特征的比较研究,发现总有机碳含量(TOC)对声波时差和补偿密度等用于计算脆性指数的测井曲线均有影响,是导致3种方法计算结果各不相同的主要原因。采用TOC校正方法与岩心实验数据约束测井评价可使3种计算结果非常接近,有效解决了TOC含量对脆性指数评价的影响。该方法在多口井中应用,效果良好。     

页岩气压裂技术及其效果评价

页岩气作为一种重要的非常规能源,目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂重复压裂和同步压裂等。此外CO2和N2泡沫压裂也日益得到人们的重视。该文从压裂液、压裂方式和裂缝监测技术及效果评价方面对页岩气压裂技术进行了介绍。     

页岩气测井评价技术特点及评价方法探讨

测井技术是页岩气勘探开发的关键技术之一.从调研北美页岩气成功勘探开发实例人手,在储层地质背景研究的基础上,分析了页岩气与常规油气层测井评价方法的主要差异.根据页岩气勘探开发需求,探讨了中国页岩气测井系列的选择依据与测井评价技术.提出页岩矿物成分和储层结构评价、页岩储层标准的建立、裂缝类型识别与岩石力学参数评价等方面的研...     

陆相页岩气储层特征与潜力评价

在日益剧增的能源需求与北美页岩气成功开发的推动下,近年来我国页岩气勘查与潜力评价取得了一系列成果。我国广泛发育中生代以来的陆相沉积,各主要含油气盆地内陆相富有机质页岩极为丰富,评价其页岩气成藏潜力具有特殊的理论与现实意义。与海相页岩气储层不同,陆相富有机质页岩的热演化程度较低,有机质含量高;石英含量相对较低,而长石、碳酸盐矿物含量较高,总体脆性条件好;黏土矿物含量高,后期构造活动改造弱。这些特点决定了陆相气页岩储层评价的标准不能简单照搬海相储层的评价标准。在总结了目前我国主要陆相页岩气勘查评价成果的基础上,参照北美海相页岩气储层评价标准,认为陆相页岩气储层评价标准可定为：TOC＞2.0%,热成熟度RO＞0.9%,脆性矿物含量＞40%,黏土矿物含量＜40%,含气量＞1.0m³/t,孔隙度＞2%,有效厚度＞30m。     

基于岩心分析的页岩气压裂工艺参数优选

页岩气藏的特异性显著。新的页岩气井压裂改造前要进行室内实验,根据实验结果了解气藏特征,提高开发策略的针对性。采用室内实验和理论分析相结合的方法,对中国和北美主要页岩气储层进行了矿物组成、力学参数、微观成像研究,推导出了适用于页岩压裂的闭合压力和缝宽计算方法,计算了埋藏条件下的页岩脆性指数、闭合压力和缝宽,提出了压裂液体系、黏度、排量和支撑剂类型的优选原则,利用黑色页岩进行了室内模拟压裂。结果表明,岩心分析技术能够为压裂工艺参数优选提供必要支撑,龙马溪组页岩的力学特性与Haynesville页岩较为相似,低黏度、大排量压裂时产生的裂缝网络更加复杂。实例计算表明,根据室内分析方法计算的压裂工艺参数具有较强的实用性,能够提高压裂的效果。      

过渡岩类致密储层特征及测井评价

沧东凹陷Ek_2段过渡岩类致密储层矿物成分复杂,岩性多以过渡岩类为主,储集空间复杂,有效储层识别和含油性评价困难。为有效评价该类储层,在利用系统取心井岩心分析资料分析该类储层岩性、物性、含油性、脆性特征基础上,提取反映以上储层特性敏感曲线,利用岩心刻度测井,建立一套以岩性、物性、含油性、脆性评价为核心的过渡岩类致密油储层综合评价方法。在沧东凹陷应用32口井,解释符合率达到86.4%,为该类储层储量发现作出了突出贡献。     

利用X荧光元素录井资料评价页岩脆性的新方法

为了对页岩气藏的可压性进行评价,指导储层改造选层,研究了评价页岩地层脆性的方法。基于矿物组成与岩石力学性质之间的关系,根据页岩矿物组成来表征其脆性的思路,在测得页岩地层化学元素组成后,经过相关性分析,选取能代表砂质、泥质和钙质的元素,采用适当的计算方法来求取砂质、泥质和钙质含量,并建立基于矿物组成的页岩脆性评价方法。利用该方法对3口页岩气井的元素录井资料进行了分析,其结果和ECS测井解释结果之间有较好的线性关系;与X衍射矿物测试进行了对比,数值整体趋势一致,可对比性强,能够满足现场实时评价页岩脆性的要求。这表明利用元素录井资料对矿物组成进行建模来表征页岩脆性的方法是可行的,可为页岩气藏压裂改造选层提供一种手段。      

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。