煤层气钻采工作液对煤岩储层应力敏感性影响试验

煤岩气藏钻井、完井和增产改造等环节,不同类型工作液与储层接触相互作用,必将对储层的应力敏感性产生影响。选取宁武盆地中煤阶煤岩,系统开展了不同类型工作液作用人造裂缝煤样的应力敏感性试验。试验结果表明,人造裂缝煤样应力敏感系数为0.73,工作液作用后应力敏感系数为0.79~0.94。通过应力敏感系数对比分析表明,工作液作用下煤岩的应力敏感性强于致密砂岩和页岩。结合岩石力学试验结果可知,煤岩裂隙发育有利于工作液的侵入,工作液作用后煤岩强度降低使裂缝更容易闭合,强化了煤岩储层的应力敏感性。研究成果可为煤层气井钻完井、增产改造和开采过程中煤层气储层保护提供基础参数。      

基于常规测井数据计算储层岩石力学参数——以鄂尔多斯盆地上古生界为例

泊松比及杨氏模量等岩石力学参数是盆地构造应力场模拟、油气田钻完井及储层压裂改造设计的基础参数。在岩石力学实验研究及纵、横声波时差关系研究的基础上,针对鄂尔多斯盆地上古生界储层确定了基于常规测井资料计算横波时差关系式的待定系数A、B、C,通过最小二乘法拟合的3个待定系数值分别为2.74、25.45、-370.16,基于待定系数计算公式求取的横波时差与实测横波时差具有较好的一致性。通过该方法计算出研究区上古生界储层杨氏模量在35593~37997 MPa之间,泊松比在0.21~0.25之间。研究区岩石力学参数计算公式的确定及岩石力学参数计算为鄂尔多斯盆地气田勘探开发提供了数据基础。      

泥页岩储层岩石力学特性及脆性评价

泥页岩储层的岩石力学特性对油气开发影响极大,进行泥页岩力学特性和脆性评价方面的研究,可以为泥页岩油钻井和压裂设计工作提供技术支撑。实验研究表明,泥页岩抗压强度与围压、杨氏模量成正相关;体积应变量随杨氏模量减小而增大,随泊松比增加而增加;泥页岩破坏在低围压下以劈裂式破坏为主,高围压时多出现剪切式破坏。泥页岩的脆性与其弹性参数和矿物组成关系密切,通过数值模拟和实验测量,综合弹性参数和矿物组分两种方法提出了一种新的脆性评价方法-弹性参数与矿物成分组合法(EP&MC Method),并实现了单井脆性评价,效果较好。脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。     

川东北地区地层条件下致密储层力学性质实验分析

利用“MTS岩石物理参数测试系统”对四川盆地东北部埋藏深度3200m～4200m的上三叠统须六段以及中侏罗统凉高山组和沙一段储层垂直和平行层理方向的岩石样品进行了模拟地层务件（包括围压、孔压、温度、孔隙饱和介质等）下的力学性质测试。实验结果显示，所有样品都表现为脆性特征，破坏前轴向总应变均小于2％。须六段、凉高山组和沙一段的抗压强度均值分别为394，2MPa，173．5MPa和524．6MPa；杨氏模量均值分别为57．0GPa，35．6GPa和53．7GPa；泊松比均值分别为0．219，0．275和0．208。岩石组成和结构是决定岩石力学性质的内在因素．随着岩石中泥质含量和孔隙度的降低，以及石英类碎屑含量的增加，岩石抗压强度和杨氏模量均增加．而泊松比的变化较为复杂；当岩样中含有先存薄弱面时，其抗压强度和杨氏模量明显降低。多数情况下，平行层理方向样品的抗压强度和杨氏模量大于垂直层理方向，而泊松比则刚好相反。孔隙水对岩石力学性质具有显著影响，饱水样品的泊松比明显大于干燥样品。     

莺琼盆地重点区带深层储层岩石力学参数求取及意义

莺琼盆地中新统是油气勘探开发的重点层系,但海上区块深层储层取心极少,岩石力学参数研究较为薄弱。针对这种现状,文章基于声波全波列测井曲线,计算岩石动态力学参数;利用全岩矿物、物性分析以及压汞实验资料,分析岩石力学参数的影响因素。结果表明：研究区中新统储层杨氏模量介于20~50 GPa之间,泊松比介于0.1~0.35之间,内摩擦角介于20°~35°之间,抗张强度介于5~30 MPa之间。横向上,同一层位各岩石力学参数之间具有非均一性;垂向上,岩石力学参数与埋深呈弱正相关性。影响因素分析表明,岩石孔隙度、粘土矿物含量、脆性矿物含量以及孔隙半径影响岩石力学参数大小。研究成果一方面为该区地应力场模拟、储层裂缝评价以及目的层压裂优化设计提供了可靠的基础数据;另一方面,为衔接深部储层地质参数与地质力学参数评价提供了理论依据。     

不同围压下岩石抗压强度与变形参数尺寸效应的数值模拟

岩石抗压强度和变形参数是岩石工程设计的重要指标。由于岩石是典型的非均质材料,其强度和变形特性随样品尺 寸的变化而不同。本文采用PFC2D程序模拟了不同围压下不同尺寸岩样的压缩试验。结果表明（1） 岩样具有明显的尺寸效 应。同一围压下,尺寸越大,岩石强度、峰值应变和压缩模量越小,尺寸的变化对岩样的破坏模式影响较小;（2） 岩样具 有明显的围压效应。同一尺寸的岩样,随着围压的增大,岩石强度、峰值应变和压缩模量均增加,其中强度和峰值应变随 围压的增加呈线性增加。同时,随着围压的增大,岩石破裂模式由轴向劈裂破坏向剪切破坏变化;（3） 围压的存在会影响 岩样的尺寸效应。不同尺寸岩样的强度和峰值应变在相同围压区间内的增量基本相同,同时随着围压的增大,其强度和峰 值应变增加,进而使岩石强度和峰值应变的尺寸效应弱化;而不同尺寸岩样的压缩模量在相同围压区间内的增长率大致相 同,因而造成围压对压缩模量尺寸效应的影响较小     

低渗储层岩石的力学性质及其控制因素——以牛庄洼陷牛35块沙三中为例

以低渗储层岩石为研究对象,利用三轴岩石力学测试系统对牛庄洼陷牛35块低渗储层岩石进行岩石力学测试,获得了低渗储层岩石在储层条件下的弹性模量、泊松比和抗压强度等岩石力学参数.将岩心观察、统计分析与岩石力学试验相结合,探讨岩石力学性质的影响因素.实验测得牛35块的3 口单井岩石力学参数,即抗压强度、弹性模量、内聚力等,牛3...     

川西坳陷深层须家河组岩石力学实验研究

从岩石力学角度出发,根据应力及应变关系中岩石内部结构面的微观变化入手,以川西坳陷深层须家河组致密砂岩层段为例,在模拟地层条件下,利用"MTS岩石物理参数测试系统"对该区岩样进行了力学参数测试.通过对岩石样品抗压强度、抗张强度及泊松比等统计数据分析,在揭示地层岩石力学性质变化规律的同时又论证了岩石力学原理在地层中的适用性,并指出岩石力学分析对于油气储层的勘探开发具有一定的指导意义.     

准噶尔盆地四棵树凹陷侏罗系—白垩系储层岩石力学参数研究

随着准南前陆中生界油气勘探持续突破,构造解析与储层评价越来越重要,与二者密切相关的岩石力学参数研究却鲜有涉及。针对准南前陆四棵树凹陷侏罗系—白垩系岩芯、测井、地震资料现状,结合三轴岩石力学实验和三维岩石力学反演方法,明确研究区岩石力学参数特征。结果表明:研究区储层动、静态杨氏模量和泊松比均呈正相关线性关系,岩石力学参数受岩性变化控制,白垩系清水河组下部与侏罗系头屯河组、西山窑组、八道湾组杨氏模量较高、泊松比较低,白垩系清水河组上部、侏罗系三工河组杨氏模量较低、泊松比较高;随着杨氏模量增加、泊松比降低,岩石抗压强度增加。基于高泉地区岩石力学参数反演结果表明,杨氏模量越大、泊松比越小,裂缝发育指数越高,越容易形成裂缝。白垩系清水河组上部、侏罗系三工河组裂缝发育指数小于0.4,裂缝不发育、油气显示差;白垩系清水河组下部、侏罗系西山窑组与头屯河组裂缝发育指数大于0.4,裂缝发育、油气显示好,因此此研究成果对研究区深层油气勘探具有重要指导意义。      

高温作用后花岗岩三轴压缩试验研究

为综合考察温度、围压对花岗岩力学性质及破坏方式的影响,在高温（25℃～1 000 ℃）作用后,利用MTS815.02电液伺服材料试验系统对花岗岩岩样进行不同围压作用下的三轴压缩试验。研究结果表明,（1）围压一定时,经历不同高温作用后花岗岩三轴压缩全应力-应变曲线经历了压密、弹性、屈服、破坏、塑性流动5个阶段;（2）经历不同高温作用后岩样三轴抗压强度与围压呈非线性二次多项式增长关系,围压为40 MPa时的抗压强度比单轴抗压强度提高了382.30%;常规三轴压缩条件下,400 ℃是花岗岩力学参数的阀值温度;（3）经历高温作用后,岩样弹性模量随围压升高呈增大趋势,围压为40 MPa时的弹性模量比单轴时提高了90.26%;随温度升高呈二次非线性减小,1 000 ℃时的弹性模量比25℃时降低了57.16%;（4）花岗岩的失稳型式同时取决于围压和温度。单轴压缩状态下,随着温度的升高,岩样变形破坏型式由脆性破裂向塑性变形过渡,失稳型式在低温时为突发失稳、中高温为准突发失稳,温度高于800 ℃为渐进破坏;三轴压缩状态下,随着围压的增大,岩样破裂型式由脆性张拉破裂逐渐向剪切破裂过渡,岩样的失稳型式以突发失稳为主。在试验温压范围内,影响花岗岩力学性质的首要因素是温度,其次是围压。     

白云岩力学强度特性的孔隙影响研究

为了研究孔隙对白云岩力学特性的影响,从四川某地露头和深度大于5 000 m的深部白云岩地层进行了取样, 系统地研究了孔隙对白云岩的力学特性的影响。孔隙度是石油或天然气白云岩储层的重要特征之一。白云岩的试样孔隙度变化范围在6%～12%之间。在实验室对白云岩进行了单轴抗压强度试验、巴西劈裂法抗拉强度试验、直剪试验和三轴抗压强度试验。单轴抗压强度试验结果表明,岩石中孔隙度越高,岩石强度就越低。在不同围压作用下的多轴试验结果表明,在某一围压作用下,岩石的强度随着孔隙度的增加而减少;在相同孔隙度的岩石,应力偏量（三轴峰值应力）随着围压的增加而增加。介绍了孔隙岩石的MSDPu屈服本构模型,结果显示该模型能够较好地描述孔隙岩石的屈服特性。     

复合欠饱和盐水钻井液体系在顺北志留系复杂地层的应用

顺北52A井是顺北油气田5号断裂带南部的一口探井,钻遇志留系复杂地层,成井难度大、施工风险高。该志留系地层存在盐水层,密度窗口窄,易发生漏塌共存的现象;地层裂隙发育,漏失风险高;发育大段泥岩,水敏性强,易井壁失稳。针对这些问题,顺北52A井使用了KCl-NaCl复合欠饱和盐水钻井液体系,增强了抗盐水侵的能力;且通过加入聚胺等抑制剂,共同抑制泥岩水化膨胀,增强了体系的抑制性;同时加入堵漏剂和随钻堵漏材料,预防井漏,增强了体系的封堵性。现场使用表明,该复合欠饱和盐水钻井液体系,既降低了井漏风险,又很好地维护了志留系地层井壁的稳定性,使得顺北52A井安全快速钻进,为顺北油气田5号断裂南部志留系地层的钻井施工提供了宝贵的经验和技术支持。     

致密储层渗透率测试的稳态与非稳态法对比研究

渗透率是油气藏储层评价、产能计算及制定合理的开发方案所需关键参数之一。针对常规稳态法测试致密储层岩石渗透率效率低下、试验过程易受环境温度影响等缺点,使用脉冲衰减渗透率测试仪对39块致密岩石稳态法克氏渗透率与非稳态脉冲衰减渗透率进行系统的对比研究,分析岩样渗透率、试验操作方法及有效应力组合方式等因素对测试结果的影响。研究结果表明,相同净围压条件下致密岩石脉冲渗透率小于克氏渗透率,脉冲渗透率平均约为克氏渗透率的47.26%,岩样渗透率越小,则两种渗透率之间的差别越大。误差分析表明,脉冲渗透率试验初期岩样短时间承受的9 MPa高围压和其高围压、高孔隙压力组合的有效应力施加方式对脉冲渗透率测试结果具有一定程度的影响,但仍无法完全解释两种渗透率的总体误差。数学拟合表明,取自同一区块的露头砂岩岩样脉冲与克氏渗透率相对误差与脉冲渗透率具有较好地对数函数关系,由数学推导获得该露头砂岩储层岩石脉冲渗透率与克氏渗透率的转换关系。     

基于声波测试法对鹰滩页岩各向异性分析

页岩储层通常呈薄层状结构,一般认为其岩石力学参数具有横向各向同性,而其各向异性受围压（CP）、含水率和总有机质含量（TOC）等多种因素的影响。本文对不同围压下的鹰滩（Eagle Ford）页岩进行超声波波速进行测试实验,研究围压对鹰滩页岩波速及岩石力学各向异性的影响。实验结果表明,鹰滩页岩属于弱各向异性多孔介质,并具有横向各向同性、垂向各向异性的性质。纵波（P波）和横波（S波）波速随围压的增大而增大,特别是在低围压范围内增幅显著,同时围压增大会降低纵波和横波的各向异性,纵波各向异性比横波各向异性对围压更敏感。对鹰滩页岩各向异性分析为页岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸规律研究提供了必要的力学参数。     

两种晶粒大理岩的力学性质研究

矿物结构是影响岩石力学特性的根本因素。对晶粒0.5～1 mm细晶微风化大理岩和晶粒0.2～0.5 mm粉晶风化大理岩,进行了超声波测试和单轴、常规三轴压缩试验。粉晶大理岩晶粒尺度较小,滑移界面较多,粘接强度稍有变化就显著影响变形,即单轴压缩强度离散性较小而杨氏模量离散性较大,杨氏模量是细晶大理岩的1/3 左右,而单轴压缩强度仅低20 %。细晶大理岩的杨氏模量与围压无关,粉晶大理岩的杨氏模量随围压而增大,但进入延性变形阶段后两种大理岩的三轴强度完全相同。岩样的剪切破坏角都是随围压增大而减小,最后达到Coulomb准则确定的数值。在较高围压下,试样的承载极限与应力路径、材料强度以及内部的缺陷关系不大。晶粒的摩擦决定了大理岩的强度、变形特性。     

顺北1-4H井超深小井眼中短半径水平井 钻井难点及技术对策

顺北油田是中国石化西北油田分公司塔河油田接替区域,顺北油田是目前国内最深的油气藏,地层温度、压力高,很多地方奥陶系桑塔木组含有辉绿岩,受辉绿岩影响,不得不用超深小井眼中短半径水平井钻井。以顺北14H井为例,该井面临托压、温度高而仪器配套难、轨迹难以控制等难题。针对顺北14H井难题进行分析,形成了相应的技术对策,顺北14H井采取这些对策成功钻至目标地层,获得了良好的油气发现。顺北14H井采用φ120.65 mm小井眼钻井,完钻井深8049.50 m,创造了φ120.65 mm小井眼水平井井深最深纪录。顺北14H井的成功完井,为超深小井眼水平井钻井的施工提供了很好的借鉴经验。     

岩石脆性预测在吉木萨尔凹陷致密油勘探中的应用

岩石的脆性是非常规油气藏勘探开发中需考虑的关键岩石力学参数之一。岩石脆,压裂过程中易产生缝网,从而有效改造储层,达到提高单井产量的目的。基于岩石弹性参数的归一化杨氏模量和泊松比方法,是当前广泛采用的可用于地震预测的岩石脆性评价技术,但其结果受归一化参数取值的影响较大,适用性受到影响。利用杨氏模量和泊松比的商作为脆性评价指标,并用大量岩石力学实验刻度,大大提高了岩石脆性判别的可信度。利用地震叠前弹性参数反演,开展吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油岩石脆性预测,指导水平井部署。为保证更好的储层改造效果,在水平井轨迹设计过程中不但考虑了储层物性,还充分考虑了岩石脆性。在优选的有利区钻探水平井,并实施了体积压裂,微地震监测结果显示压裂产生了缝状网,储层改造效果理想。该水平井试油获得了稳定高产工业油流。     

循环加载时围压对岩石动力特性的影响

针对砂岩岩样,探讨了在不同围压作用下和轴向循环加载时岩样的动力力学性质,研究围压对砂岩岩样的动力力学性质的影响。采用的试验设备是MTS－815岩石和混凝土试验系统,5组围压分别为10、20、30、40、50 MPa。岩样为汶川地区的干砂岩,轴向荷载施加的频率为1 Hz。结果表明,（1）随着围压的逐渐增加,试样的残余轴向应变和体变逐渐增加,且剪胀发生时的残余体变也逐渐增加;（2）动力荷载作用时岩样在高围压比低围压下的初始刚度和强度高;（3）不同围压作用下,当应力比Rs较大时,岩样在较小的循环次数下发生破坏;（4）试样的破坏模式为剪切破坏,动力荷载作用下试样形成的局部化破坏带更宽。     

储层岩石基于物性参数的孔喉体积分布反演模型

体育场支孔喉分布是储层评价的重要研究内容。储层孔隙度和渗透率参数是储层微观孔隙结构特征的宏观综合表现。本文通过对来自我国吐哈、辽河、胜利、鄂尔多斯、四川和加拿大等地区油气田的６５０个砂岩和碳酸岩样品压汞测度资料及物性数据的分析研究,成功发现了对于孔隙性岩石（无论是砂岩还是碳酸盐岩）,岩石孔隙度和渗透度（特别是渗透率）与岩样不同孔喉大小的体积分布有密切的相关性,并首 建立了储层孔喉体积分布反演预测模     

钻井高风险区域试用三级井身结构水平井的构想

针对2017年锦58井区钻井高风险区域漏塌复杂严重及前期油气田使用4 in裸眼预置管柱完井后期治理存在困难等问题,通过室内研究、国内外致密气钻完井技术现状调研及已钻井施工经验总结分析,认为：（1）锦58井区存在窄负安全密度窗口,改变井身结构,实现漏塌分治是现有技术装备条件下经济提速的有效方法;（2）采用悬挂5 in尾管不固井完井,利于气田后期综合治理、储层保护及水平井产能的有效释放。基于以上认识结合环保监测井的客观情况,提出适合锦58井区的井身结构及完井方式,并给出了配套的优快钻完井方案,该构想对推进杭锦旗快速效益上产具有一定的意义。