川东南丁山地区龙马溪组富有机质页岩脆性评价

开展页岩储层的脆性评价对优选页岩气藏有利层段具有重要意义。综合利用岩心、测井、X射线衍射、岩石力学实验等资料,采用岩石矿物组分法和弹性参数法对丁山地区龙马溪组页岩脆性特征进行了综合研究,进而开展了页岩储层可压裂性评价。结果表明:研究区龙马溪组页岩矿物脆性主要受石英、长石、黄铁矿等矿物的影响,矿物脆性指数为36.2%~62.7%,平均48.1%;不同围压条件下,页岩受力破坏主要有劈裂型、双剪切型、单剪切型3种模式,力学脆性指数为40.7%~61.6%,平均52.6%。与国内外其他页岩产气区相比,研究区页岩脆性指数级别为中等偏上,脆性矿物、脆性指数与TOC含量具有较好的相关性,岩石可压裂性较好。DY1井龙马溪组脆性较强井段位于2 027.0~2 054.2m,脆性指数均超过50%,可实施压裂求取产能,与实际生产情况匹配性较好。     

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。

     

致密砂岩储层脆性测井评价方法研究及应用——以鄂尔多斯盆地渭北油田为例

致密砂岩储层具有非均质性强、物性差、勘探开发难度大等特点,为了寻找渭北油田致密砂岩储层的高脆性段进行储层的压裂改造,针对现有横波测井资料匮乏以及当前脆性预测方法在渭北油田致密砂岩储层是否适用等问题,提出了基于ANN(artificial neural network)模型的横波预测方法,预测值与实测值高度吻合,进而通过弹性参数法计算出研究区每口井的脆性指数。为了校正该方法预测脆性指数的准确性,通过对研究区较少井的X射线衍射全岩分析研究,明确了石英和碳酸盐类矿物为研究区延长组的主要脆性矿物,利用“(石英+碳酸盐)含量/矿物总量计算岩石脆性指数去校正弹性参数法预测的脆性指数,这种矿物组分法和弹性参数法相互制约而又相互依存的方法,不但提高了预测精度,而且弥补了阵列声波测井和全岩分析资料不足的问题。利用该方法对渭北油田WB2井区延长组致密砂岩储层进行了测井脆性评价,为WB52和WB49井高脆性有利压裂目的层段识别及增产方案设计提供了依据。所提出的方法和流程具有较强的应用价值和推广价值。     

考虑裂尖塑性区影响的水力压裂缝高计算模型

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明：研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

     

基于元素俘获测井的页岩脆性评价方法及应用

准确计算页岩储集层的脆性指数对后期的压裂改造有重大影响,利用元素俘获能谱(ECS)测井资料能计算出页岩地层矿物组分含量进而再评价出脆性指数。以某地区五峰组-龙马溪组AA1井为例,选择八元体积模型,用带约束条件的最小二乘法求解反演出各矿物组分的质量含量,借助骨架密度中间值,将矿物的质量含量转换为矿物的体积含量后,同时考虑有机质的影响,用石英和碳酸盐2种脆性矿物所占的比例来表征目标区块的脆性指数。结果表明,带约束条件的最小二乘法计算得到的矿物含量精度较高,反演的结果和全岩分析数据吻合度高;用考虑有机质影响校正的脆性指数计算模型能准确的计算出页岩地层的脆性指数。利用ECS测井资料进行页岩地层脆性评价的方法简单易行,效果良好,对页岩气储集层后期压裂改造能提供有力的帮助。     

四川盆地长宁示范区龙马溪组页岩岩石力学特性及脆性评价

页岩的岩石力学特性对页岩气开发效果具有重要影响,因此以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,分析其力学与脆性特性。采用矿物组分分析、地球物理测井分析和实验室力学实测相结合的方法,比较了龙马溪组龙一段和龙二段的脆性矿物含量、泊松比、杨氏模量、岩石脆性、三轴压力等力学特性。结果表明:龙二段比龙一段具有更高的脆性矿物含量,龙一段的泊松比明显高于龙二段,利用纵横波时差比可以反映泊松比的变化,纵横波时差关系图的斜率与泊松比具有相反的变化趋势。龙一段样品的杨氏模量低于龙二段样品,通过杨氏模量和泊松比关系图发现龙一段与龙二段发生分离,龙二段页岩段的脆性指数大于0.5,应力、应变曲线的负坡较陡。综合评价分析表明:龙二段具有较低的泊松比、纵横波时差比和较高的杨氏模量,龙一段比龙二段更易变形。因此龙二段脆性优于龙一段脆性,有利于后期的压裂改造。     

潍北凹陷孔店组二段上亚段页岩气储层压裂可行性研究

始新统孔店组二段上亚段泥页岩是济阳坳陷潍北凹陷良好的页岩气储层,为了了解孔店组二段上亚段页岩气储层压裂可行性,在岩芯观察、有机地化分析、测井、扫描电镜分析、X衍射、岩石力学测试分析的基础上,对孔店组二段上亚段岩性特征、有机地化特征、地应力特征、裂隙发育特征、矿物含量特征、岩石力学特征、脆性指数等进行了研究。结果表明:潍北凹陷孔店组二段上亚段泥页岩发育厚度为40～160m,泥地比大于70%;有机碳含量一般为1%～3%,镜质体反射率为0. 78%～1. 04%,干酪根类型以Ⅱ1型为主,现场解析含气量平均值为1. 2m3/t;现今最大水平主应力方向为近东西向;泥岩中裂缝发育,微裂缝沿矿物间隙延伸,连通性较好;脆性矿物含量为43. 4%～65. 2%,以脆性矿物计算的岩石脆性指数为42. 5%～64. 7%,脆性很强,黏土矿物含量为34. 8%～56. 6%,不含水敏性较强的蒙脱石;岩石力学计算获取的岩石脆性指数在6%左右,显示脆性较差;综合分析认为潍北凹陷孔店组二段上亚段页岩气储层具有较好的可压性,利于人工压裂改造,但也存在一定风险。     

岩石力学参数标定系统关键技术研究

岩石力学参数建模在地应力建模、甜点预测与井网部署优化等研究工作中起着重要作用。利用常规测井资料计算井点岩石力学参数,并结合地质统计插值建立全区域三维岩石力学参数模型是最为常用的方法之一,但是该方法在一定程度上忽略了测井曲线之间的相关性与约束性。实际上,在很多油气勘探区块,岩石力学非均质性强,利用统计学方法建模会产生较大误差。针对以上问题,本文研发了岩石力学参数标定系统,提出利用与岩石力学参数相关性较强的声波时差、自然伽马参数等测井曲线约束初始岩石力学参数模型,从而克服以上缺陷,提高建模精度,并利用数据分块算法顺利实现了对亿级数量网格单元的岩石力学参数模型标定计算。     

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。     

基于测井的煤层力学特性评价及煤层气开发有利区预测——以沁南郑庄区块3号煤层为例

准确掌握煤岩力学性质对储层改造及煤层气开发具有重要意义,以郑庄区块3号煤层为研究层位,建立以多测井参数为基础的煤储层横波时差预测模型和以动静态力学参数转换为依据的脆性指数评价模型;利用弹性参数法对研究区内煤储层脆性指数进行了综合评价,发现单井中煤层脆性指数受“边界效应”影响明显且分布具有区域性;脆性指数与煤体结构指数存在正相关关系,并据此提出以脆性指数为依据的煤体结构划分标准;脆性指数与抗压强度、抗拉强度均为负相关关系;四维地震裂缝监测结果显示碎裂结构煤压裂效果最好,原生结构煤次之,碎粒结构煤最差;最后,以含气量与脆性指数为主要评价参数,预测了区块内煤层气开发地质有利区,为煤储层压裂设计提供了依据。     

叠前弹性参数反演在龙马溪组页岩脆性预测中的应用

页岩气储层的可压裂性对其研究开发影响很大,脆性是评价可压裂性的重要指标,进行页岩气储层脆性预测,可以为水平井设计和压裂工艺提供技术方案。目前页岩气储层脆性评价的主要方法是取心矿物分析法、测井解释脆性评价法、叠前地震资料反演法等方法。前两种方法只能够根据测井解释资料获取纵向上的脆性信息,而横向展布规律难以评价,叠前地震资料反演技术可以获得页岩气储层横向上的脆性展布规律,有利于设计良好的水平井。这里以川南地区龙马溪组页岩气储层为载体,通过分析测井取心脆性矿物含量和岩石物理参数优选,确定了脆性的评价标准及地震评价参数,通过叠前弹性参数反演获得龙马溪组页岩储层的弹性参数体,按照评价标准和评价参数得到龙马溪组页岩脆性的空间分布特征,从而为水平钻井提供技术保障,有助于页岩气储层的"甜点"评价。通过与已知区的对比,说明预测效果较好,所提出的方法和流程具有较强的应用价值和推广价值。     

页岩储层的脆性特征综合评价——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

页岩储层的脆性特征对页岩气的开发有重要影响,脆性页岩有利于页岩气的开采,因此进行页岩脆性评价有重要的实践意义。目前,页岩脆性的研究方法多达20余种,其中主要有:应用三轴压缩实验、X-衍射实验等室内试验的方法,分析其脆性破坏特征及影响因素;利用岩石弹性参数和矿物成分组合对页岩脆性特征进行综合评价。笔者利用脆性矿物指数法和力学性质测试法对四川盆地五峰组及龙马溪组下部页岩储层进行综合脆性测试。结果表明:页岩中脆性矿物主要包括石英、长石、方解石以及黄铁矿等,石英作为脆性矿物的主要组分,在脆性矿物中占60%以上,长石占30%左右;脆性指数为16%~48%;页岩峰值应变参数约0.085,变形经历了压密、弹性变形、屈服变形、残余变形四个阶段。结合研究应力应变关系曲线图,证明页岩表现较好的脆性特征,力学脆性特征介于北美Barnett页岩最大、最小峰值(2.10%,0.04%)之间。研究证明,五峰组—龙马溪组下部页岩储层具有较好的脆性特征,有利于页岩气的压裂开采。     

各向异性页岩储层脆性特征分析

针对页岩脆性各向异性特征的研究相对薄弱,亟待发展与之相应的页岩储层脆性研究。为实现页岩脆性指数的表征,基于多尺度建模思想,引入各向异性元依次建立纳米级多孔黏土颗粒、亚微米级富有机质黏土颗粒和微米级干岩石骨架,并综合考虑吸附气、束缚水等影响因素,改进了常规基于DEM理论及Gassmann理论的建模流程,建立了页岩储层等效介质模型并实现了弹性参数的表征。然后,引入方位角的影响,依据Bond变换推导得到了杨氏模量、泊松比等脆性指数各向异性表达式,实现了以等效介质模型弹性模量为参数的脆性参数表征。最后,总结了页岩储层脆性的各向异性特征以及页岩储层脆性对矿物组分的敏感性,发现平行于储层走向且垂直于层理方向上的脆性是垂直于储层走向且与层理45°夹角时的2．5倍;同时,脆性对石英的敏感强度约为黏土的2倍。该特征研究可以为储层脆性预测及水力压裂方案设定提供参考依据。     

深埋海相页岩储层特性及其原位条件下脆性评价

储层压裂改造是非常规能源开发的关键核心技术,近年来我国川西南页岩气区块储层埋深已经突破了4000 m,部分储层埋深已经接近5000 m的深度范畴,这些深埋海相页岩储层的开发与3500 m以浅区相比差异较大,其独有特性对于储层改造工程形成挑战。储层压裂改造中起到控制性作用的是储层岩石的物理力学特性,岩石脆性是其中之关键指标。国内外学者提出多个岩石脆性指标评价方法,矿物成分、力学性质、应力-应变曲线特征、硬度测试以及能量理论等等,但是对于深埋储层岩石在原位条件下的脆性评价,则由于实现难度较大而鲜见相关成果。在实验室模拟储层温压条件下在原位钻取岩石样品实施三轴压缩力学试验获得全应力-应变曲线,其峰前与峰后的应力-应变信息有效反映了原位条件下储层岩石的峰值破坏前后的内在材料属性以及变形破坏过程,通过获取多个储层岩芯峰前以及峰后的弹模计算获得脆性指数K₁和K₂,其值能够反映应力-应变后的弹性变形能量、峰后破裂能量以及冗余能量的关系,该脆性指数的最显著特点是能够反映出深埋页岩储层在原位条件下的温度和压力条件下的材料行为属性,从而能够对深埋海相页岩储层进行...     

地震叠前反演方法预测页岩脆性指数在南川地区的应用

页岩气的有效开发依赖水平井的压裂效果,而页岩脆性是影响页岩压裂的关键因素。通过对比分析现有的3种脆性指数计算方法,即矿物脆性指数计算法、岩石力学脆性指数计算法、基于多元回归脆性指数计算法,优选基于多元回归的脆性指数计算法计算五峰—龙马溪组(简称龙马溪组)页岩储层脆性指数。以四川盆地东部南川地区龙马溪组海相页岩气为例,利用南川地区三维地震资料叠前反演方法,获取多元回归脆性指数计算方程所需的参数,预测页岩脆性指数。结果表明,在已有钻井矿物脆性指标约束下,叠前反演法计算的脆性指数平面预测效果较好,且与实际压裂数据具有较好的一致性,能够满足南川地区页岩气勘探开发的需要。     

基于峰前和峰后能量演化特征的岩石脆性评价

为了准确评价油气储藏水力压裂及岩爆等工程中岩石的脆性,总结了目前国内外已有的基于能量理论计算岩石脆性的方法,并指出了它们的局限性.综合考虑岩石峰前和峰后的能量演化特征,建立了一种基于全应力应变曲线的反映岩石变形破坏全过程的脆性指数评价方法,更加全面地描述岩石的脆性特征.为了验证新方法的合理性,收集了4组岩石力学试验对新指数进行检验.试验结果表明:由峰前指数与峰后指数合成的脆性指数都随着围压的增加而减小,低围压下煤岩和页岩2组均具有较强的脆性,而高围压下红砂岩和页岩1组的脆性明显减弱,表现了随围压增大岩石发生脆延转换的特性.在实际边坡工程中通过对板岩进行脆性评价,验证了本文所提出的脆性指数在工程应用中的合理性,该成果有望对岩石脆性评价提供参考.      

深层致密砂岩储层脆性指数评价新方法

储层岩石脆性评价是储层压裂改造方案设计的重要基础工作,对储层压裂改造效果有着重要影响。以准中地区深层致密砂岩储层为研究对象,开展了0~90 MPa多级围压下的岩石三轴试验,分析了围压变化对于岩石脆性的影响。针对现有脆性指数对目标储层岩石脆性评价效果不理想的情况,基于应力-应变曲线中的能量转化关系建立了新的脆性指数模型,包括岩石峰前峰后脆性指数和综合脆性指数。研究结果表明:试验围压对岩石脆性评价有着显著影响;岩石峰前脆性随围压增大先增加后减小,峰后脆性和综合脆性随围压增大而递减;研究区储层含砾细砂岩的脆性较细砂岩的脆性小,脆性差异主要表现在峰后脆性。      

泥页岩储层脆性评价实验研究——以贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩为例

泥页岩的压裂改造效果很大程度上由其脆性决定,开展泥页岩的脆性评价实验研究,可为页岩气田的开发与增产提供技术支撑。贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩层系内页岩发育良好,矿物组份复杂,非均质性强。通过对TX1井岩芯样品分别展开全岩矿物X-射线衍射、地层条件下的三轴压缩应力实验以及物性测定实验,系统分析矿物组成和岩石力学特征,并以实验结果为基础分析矿物成分与岩石物理参数的关系,明确了目的区域常规物性普遍较差,总体具有低孔-超低渗特征。该实验测试数据及取得的认识为该地区泥页岩层段的脆性评价研究能够提供一定指导。     

黏土矿物颗粒特征对含水合物的沉积物力学特性影响研究

含水合物的沉积物力学参数是水合物储层稳定性评价的基础数据。我国南海神狐海域含水合物的沉积物中含大量的黏土,深入了解黏土矿物对沉积物力学特性的影响对水合物开采具有十分重要的意义。基于PFC三轴压缩模拟,首先分析了沉积物中不含水合物时,黏土矿物颗粒特征的力学效应,然后分析了水合物对颗粒的胶结作用和围压对沉积物力学特性的影响。结果表明,不含水合物模型的偏应力-应变曲线呈明显的应变硬化特征。黏土矿物的含量、颗粒形状和排列对沉积物三轴压缩特性具有显著影响。黏土矿物含量的增多对沉积物力学强度具有明显的降低作用,黏土矿物形状为条形的沉积物强度和弹性模量要明显高于圆颗粒模型,在细观上受颗粒平均接触数影响,条形黏土颗粒的定向排列使模型的力学参数具有各向异性。水合物对颗粒的胶结作用可显著提高模型的峰值强度和弹性模量,随着颗粒胶结程度的增大和围压的减小,含水合物的沉积物的破坏方式由塑性破坏向脆性破坏转换。     

四川盆地南部上二叠统龙潭组页岩气储集层矿物组成特征及意义

为探讨海陆过渡相页岩储集层海陆过渡相页岩储集层矿物对煤系页岩气生成、赋存的影响作用,对四川盆地南部龙潭组富有机质页岩样品,进行了X射线衍射分析、有机地球化学分析、孔隙度测试等。结果表明,龙潭组页岩有机质丰度较高(TOC含量为0.85%~35.7%),有机质成熟度达高-过成熟度阶段(Ro=1.96%~2.40%),页岩孔隙发育良好(孔隙度为3.14%~9.95%);龙潭组页岩富含黏土矿物(含量为20.3%~92.3%),其次是石英(含量为4.2%~46.2%)和方解石(含量为0~40.3%),还含有少量长石、白云石、黄铁矿、石膏等矿物,脆性矿物含量为6.3%~65.7%,多为20%~50%,脆性指数Ⅰ、脆性指数Ⅱ平均值为24.2%、32.32%,达北美工业性开采页岩压裂下限。黏土矿物含量与页岩孔隙度发育有密切相关性,两者呈正相关关系,脆性矿物则相反。反映在龙潭组页岩具有良好的页岩气形成的成热条件。