东营凹陷泥页岩矿物组成及脆度分析

对东营凹陷泥页岩矿物组成、脆度进行了系统研究,并与北美页岩进行了对比。研究表明:东营凹陷沙三下和沙四上亚段泥页岩主要由黏土矿物、陆源碎屑矿物（主要指石英和长石）和自生非黏土矿物（主要指碳酸盐和黄铁矿）三部分组成;泥页岩黏土矿物含量平均只有25％左右,远低于海相泥岩和传统观点;石英含量平均为29%,远低于海相页岩;长石含量平均约5％,高于海相泥岩;自生的碳酸盐矿物含量较高,平均约37％;分析认为,陆相盆地面积较小、距物源区近以及相变快是导致研究区泥页岩矿物组成特征的主要原因。鉴于此,提出了新的脆度计算方法并计算了东营凹陷泥页岩的石英脆度、碳酸盐脆度和总脆度。对比发现,碳酸矿物盐含量与泥页岩脆度相关性较好,是影响泥页岩脆度的主要因素。最后指出:研究区泥页岩脆性较好,易于形成天然裂缝或被压裂,是页岩气潜在的有利储层。     

泥页岩裂缝研究进展

国内外大量泥岩裂缝油气藏不断发现和近年来北美地区页岩气勘探获得的巨大成功表明,泥页岩裂缝的研究尤为重要.在对国内外泥页岩裂缝研究成果全面系统调研和详细深入分析总结的基础上,认为与其他岩石类型的储层相比,塑性相对较大的泥页岩储层在裂缝类型与成因、裂缝识别方法、裂缝参数估算、裂缝分布预测等方面既有共性也有其特殊性.依据成因...     

泥页岩吸水扩散系数测量新方法

介绍了一种模拟井下温压条件下泥页岩吸水扩散系数测量的新方法及共实验装置和实验数据回归处理技术.利用该装置对泥页岩的扩散系数值进行了测定,并据此对泥浆滤液在泥页岩井壁中的渗透运移规律进行了数值计算.使用结果表明,该种测量方法新颖科学、数据可靠,且大大的简化了实验过程,缩短了实验时间,所得结果更符合现场实际,具有较大的实用价值.     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征

富有机质泥页岩蕴含丰富的油气资源,但成岩研究基础薄弱,已成为制约页岩油气勘探开发进程的重要因素。通过开展成岩热模拟实验,结合扫描电镜观察、流体成分测试及有机酸测试等实验测试手段,全面描述实验过程中所发生的水-岩化学反应,试图揭示泥页岩成岩过程及成岩演化规律。研究结果显示,有机质热演化过程中存在一个较宽的有机酸生成窗口,对孔隙流体性质具有重要影响;长石和方解石存在接力溶蚀现象,长石溶蚀高峰过后紧接着出现方解石溶蚀高峰,但方解石溶蚀窗较窄,此后出现方解石重新沉淀结晶;黏土矿物转化及长石的溶蚀过程中会产生大量自生微晶石英,成链状或簇状胶结泥页岩骨架。泥页岩地层作为一个相对封闭体系,各类成岩作用之间相互关联,相互影响,构成错综复杂的成岩体系,进一步增加其成岩作用研究难度。     

泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价

泥页岩属于非常规储层,孔隙度普遍小于10%,渗透率普遍低于1 mD。低孔低渗的特征致使常规实验方法和测井解释方法难以准确获取其孔隙度值。这里选取沧东凹陷孔二段泥页岩样品,对其孔隙度分别进行压汞法、气测法、液测法以及核磁共振法的测量,并将核磁共振实验与核磁共振测井的孔隙度值进行对比。结果表明,核磁共振技术是获取泥页岩孔隙度相对适用的方法,高精度核磁共振仪器在选择较小回波间隔(T_E=0.1 ms)的条件下,可测得更为全面的泥页岩孔隙度值。在有机质含量较高(TOC≥9%)的泥页岩层段,核磁共振测井信噪比呈现出一定的相关性,低信噪比可能是造成核磁共振测井获取孔隙度值偏高的原因。因此在实际测井评价过程中,要考虑信噪比的影响。     

渤南洼陷沙三下亚段泥页岩储集空间研究:以罗69井为例

济阳坳陷渤南洼陷沙三下亚段泥页岩厚度大、分布广,主要发育了深灰色泥岩、灰质泥岩、油泥岩、泥质灰岩和黄褐色—灰褐色油页岩。泥页岩的有机碳含量高,最高可达9.0%;生烃潜量高,最高可达82.6mg/g;演化程度高,最高可达3.0%;该区泥页岩既是良好的烃源岩,也是页岩油气赋存的有利场所。为研究该区沙三下亚段页岩油气储集空间,文中通过岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜等手段,认为研究区泥页岩储集空间中裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝、超压破裂缝;空隙主要为微孔隙,包括黄铁矿晶间孔、粘土矿物晶间孔、方解石晶间孔。总体上来讲,储集空间以构造张裂缝、层间微裂缝、粘土矿物晶间孔及方解石晶间孔为主导。通过对比不同岩相间储集空间的类型与特征,认为沙三下12下、13上砂组纹层状泥质灰岩为储集性能最好的岩相。     

泥页岩非构造裂缝形成机制及特征

泥页岩非构造裂缝是泥页岩中常见的裂缝类型。非构造裂缝对页岩气成藏与保存评价具有重要意义。在前人研究成果基础上,考虑泥页岩本身固有的特性,初步提出泥页岩裂缝的分类方案,划分了非构造裂缝的类型,并总结各类非构造裂缝的形成机制。依据野外露头和岩心观察,描述了泥页岩非构造裂缝的特征。初步分析认为,在泥页岩非构造裂缝中,成岩层理裂缝、欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝与页岩气成藏和保存关系密切。     

泥页岩热模拟实验及成岩演化模式

随着泥页岩油气勘探开发的不断推进,对泥页岩的成岩作用研究越来越受到重视。通过对三种不同干酪根类型的泥页岩样品的热模拟实验发现,随着有机质成熟度的增加,干酪根热解生烃产生的有机质孔及不稳定矿物溶蚀孔增加,是泥页岩储集空间增加的主要原因;泥页岩成岩作用类型主要有黏土矿物转化、不稳定矿物溶蚀作用和重结晶作用;结合镜质体反射率,建立了基于热模拟实验的泥页岩综合成岩演化模式。研究表明:不同类型的干酪根在生烃过程中演化特征不同,Ⅰ型干酪根以"解聚型"的途径生烃,以产生有机质边缘孔为主;Ⅲ型干酪根以"平行脱官能团型"的途径生烃,以产生有机质内部孔为主;Ⅱ型干酪根介于两者之间,既可以产生有机质内部孔,也可以产生有机质边缘孔。     

乌尔逊凹陷泥页岩演化特征及潜力区预测

乌尔逊凹陷为海拉尔盆地南部重要的含油区,具有较大勘探潜力。笔者通过油源对比确定乌尔逊凹陷主力烃源岩层,分析不同区域源岩发育特征及有机质丰度、类型等地球化学指标,评价乌尔逊凹陷主力烃源岩生油成熟期和成藏阶段,通过流体包裹体均一化温度的测量,来判断油气充注史,预测优先勘探潜力部位。研究发现,乌尔逊凹陷不同区域油源不完全相同,乌尔逊北部油藏源于南屯组泥页岩母质,乌尔逊南部区域除了南屯组泥页岩,还有铜钵庙组暗色泥岩生成的油流混入。乌尔逊凹陷具有两期成藏:第一期为伊敏组后期—青元岗组早期,原油由烃岩层排出、运移注入圈闭成藏;第二期为青元岗组后期构造活动使早期油藏原油重新调整分配注入新的圈闭成藏。综合分析认为乌北洼陷西侧、乌南洼陷东侧构造带为两个重要的勘探潜力带。     

泥页岩单轴抗压破裂特征及UCS影响因素

正确认识泥页岩单轴抗压破裂特征及UCS影响因素对探究泥页岩破裂机制、钻完井设计、压裂评价、微裂缝预测、测井解释及地震响应等方面均具有重要参考价值。本文在对国内外近些年有关泥页岩单轴抗压及UCS研究系统调研及近期研究成果全面分析基础上,对泥页岩破裂特征及UCS影响因素进行了综合分析。研究结果表明,泥页岩单轴加载曲线的非弹性段变形机制受微裂缝的滑动、新微裂缝的产生、扩展及孔隙坍塌的综合影响。泥页岩单轴抗压破裂呈张性或张剪性,张性破裂易发生于刚度较高、固结程度较强的部位;而剪性破裂易发生于刚度较低、固结程度较弱的部位。S型破裂准则可以较为准确的描述泥页岩从单轴到三轴发生破裂时所对应的强度变化。从地质学角度,对影响泥页岩UCS的因素进行了归纳,分别为矿物组成、层理面角度、分选性、微组构、有机质含量及分布、孔隙度、水分、微裂缝8方面因素,详细分析了不同影响因素的影响机制。在这些影响因素中,微裂缝由于分布特征复杂,其对泥页岩单轴抗压破裂及UCS的影响机制研究尚不深入。因此建议未来应加强泥页岩微裂缝参数的定量化研究,从微观尺度研究微裂缝对泥页岩单轴抗压破裂的具体影响机制,该研究可以为页岩油气勘探、开发提供科学指导。     

冻融岩石核磁共振检测及冻融损伤机制分析

以花岗岩为岩样在最低冻结温度为-40 ℃、融化温度为20 ℃的条件下对5组岩样开展了冻融循环试验,最高累积冻融循环次数为100次,并采用核磁共振（NMR）技术检测岩样内部损伤变化。试验结果表明,冻融作用会对岩石内部造成损伤,循环次数达到一定值时岩样表面产生明显裂纹;NMR T2谱图和成像结果表明,冻融作用使岩样孔隙结构重新分布,孔隙数量随循环次数增加而增加,产生裂纹后T2曲线信号幅度发生显著变化。最后使用损伤力学原理对花岗岩冻融损伤机制进行探讨,得到材料连续性与孔隙率的损伤关系、有效应力与孔隙率的关系表达式,并以岩样核磁共振结果为基础,得出其有效应力与循环次数的表达式。     

顺磁性物质对冻土核磁共振信号的影响

顺磁性物质的磁化率会随着温度的变化而变化,其引起的磁性不均匀对核磁共振信号有一定的影响.当利用NMR(核磁共振)技术研究冻土冻融物性特征时,冻土中所含的顺磁性物质造成的影响不容忽视.结合目前国内外冻土室内物性试验的研究情况,将顺磁性物质Fe2O3与马兰黄土混合,配制成Fe2O3含量不同、初始含水量相同的各样本,研究其弛豫特性.通过分析各样品的核磁共振信号幅值及横向弛豫时间随温度的变化特征,得到顺磁性物质含量对冻土核磁共振信号的影响规律.结果表明,顺磁性物质能够使孔隙介质中的流体弛豫时间显著减小,并在正温区间顺磁性物质的含量与横向弛豫时间满足某种经验关系式;顺磁性物质也使流体的核磁共振信号幅值显著减小,两者间也满足某种经验关系式;同时,在利用NMR技术分析冻土未冻水含量及孔渗结构时,顺磁性物质的存在会给计算结果带来一定的误差.     

土-水特征曲线与核磁共振曲线的关系

土-水特征曲线在非饱和土的研究中扮演着重要的角色,其预测方法的研究具有重要的科学意义。以武汉黏性土为研究对象,在土-水特征曲线试验和核磁共振（NMR）试验的基础上,利用Fredlund-Xing模型对试验数据进行拟合分析。结合KST模型和Young-Laplace理论,建立了基质吸力与土体中孔隙水的弛豫时间（T2）之间的理论关系式,试验结果表明该理论关系式并不能简单有效的描述基质吸力与T2值之间的实际关系。基于土-水特征曲线和NMR试验结果,建议了基质吸力与T2值之间的经验关系式,在此基础之上,给出了基于NMR曲线的不同初始干密度非饱和黏性土土-水特征曲线的预测方法。     

瓦斯压力对煤系页岩瓦斯吸附特性影响核磁共振谱试验研究

瓦斯压力是影响煤系页岩瓦斯吸附特性的关键因素。以阜新高瓦斯矿井清河门矿煤系页岩为研究对象,采用低场核磁共振（NMR）谱技术,通过向放有试样的夹持器中不断充入瓦斯,模拟煤系页岩瓦斯集聚赋存过程。以核磁共振T2谱幅值积分作为反映瓦斯吸附量定量化指标,从微细观角度定量研究瓦斯压力对吸附态和游离态瓦斯量影响规律。试验结果表明,（1）两个截止阈值确定了吸附态和游离态瓦斯T2谱曲线范围;（2）瓦斯压力对煤系页岩吸附态和游离态瓦斯增量均有显著影响。吸附态瓦斯增量变化受控于煤系页岩和瓦斯分子间作用力,而游离态瓦斯增量则主要与煤系页岩孔隙结构有关;（3）吸附态瓦斯量与瓦斯压力间关系符合朗格缪尔等温吸附方程,而游离态瓦斯与瓦斯压力呈3次函数关系;（4）以瓦斯T2谱均值变化幅度定量描述孔隙平均半径扩胀变形程度,随瓦斯压力增加,煤系页岩中～大孔隙结构均发生显著扩胀,平均半径增加1.47倍,而微孔隙结构尺寸未见明显变化。     

Modelling of anisotropic damage in brittle rocks under compression dominated stresses

A new model for describing induced anisotropic damage in brittle rocks is proposed. Although phenomenological, the model is based on physical grounds of micromechanical analysis. Induced damage is represented by a second rank tensor, which is related to the density and orientation of microcracks. Damage evolution is related to the propagation condition of microcracks. The onset of microcrack coalescence leading to softening behaviour is also considered. The effective elastic compliance of the damaged material is obtained from a specific form of Gibbs potential. Irreversible damage‐related strains due to residual opening of microcracks after unloading are also captured. All the model's parameters could be determined from conventional triaxial compression tests. The proposed model is applied to a typical brittle rock. Comparison between test data and numerical simulations shows an overall good agreement. The proposed model is able to describe the main features related to induced microcracks in brittle geomaterials. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于核磁共振技术的大理岩三轴压缩损伤规律研究

岩样为大理岩,进行了围压20 MPa、不同轴压的常规三轴压缩试验和核磁共振测试试验,测得大理岩在三轴压缩后的应力-应变曲线、弛豫时间T2谱分布和孔隙度,建立了孔隙度与损伤度之间的函数关系。结果表明,（1）孔隙度和轴压比的拟合函数显示,随着轴压的增加,大理岩孔隙度呈指数增长;轴压比小于70%时,大理岩产生弹性变形,孔隙度增长较小,轴压比处于70%～90%阶段时,大理岩以塑性变形为主,孔隙度明显增大,轴压比大于90%时,大理岩产生强烈扩容,孔隙度成倍增长;（2）大理岩内部裂隙数量和裂纹开度均随着轴压的增大而不断增大;（3）损伤度与孔隙度或轴压比的函数关系表明,随着轴压比的增大,大理岩的损伤度不断增大,相同外荷载产生的有效应力也不断增大。     

核磁共振（NMR）波谱技术对熔体结构研究的贡献

核磁共振（ＮＭＲ）波谱技术的应用极大地促进了对熔体结构的研究，获得了巨大的成就，主要表现在以下几个方面：成网离子在熔体结构中的分布特征；桥氧和非桥氧的有序－无序特征以及非桥氧环境的变化与熔体结构的关系；变网离子在熔体中的结构意义及地位；键角与键长的分布特征；温度对非桥氧环境的制约关系等。ＮＭＲ技术的发展使对熔体结构有序化机制的研究终于成为可能。     

基于核磁共振技术的淤泥固化水分转化机制研究

为了揭示淤泥固化体的微细观水分分布与工程特性的内在联系,针对水泥固化湖泊淤泥,基于柔性壁渗透、无侧限抗压及核磁共振（NMR）试验,探明淤泥固化过程中的水分转化和孔隙结构演化机制,并与固化体的渗透系数k、无侧限抗压强度 和变形模量 建立关联。试验结果表明：7 d龄期内水化反应速率快,淤泥固化体内的大量孔隙水转化成水化物中的化合水,最可几孔径减小,形成孔隙结构骨架主体,导致k值降低、 和 增大;7 d后,只有当孔隙水扩散穿透水化物膜层,水化反应才继续缓慢进行,但 和 仍大幅增长;化合水量 与lgk存在线性关系,而 - 和 - 均呈指数关系。基于微观水分参数与工程特性的量化关系模型,可充分揭示水泥固化淤泥的宏微观演化机制。     

液氮冻结条件下岩石孔隙结构损伤试验研究

液氮温度极低,约在-195.56^-180.44℃之间,当与岩石接触时会对岩石孔隙结构产生损伤。根据这一特点,低温液氮有望作为压裂流体对储层进行压裂改造。为了研究液氮冻结对岩石孔隙结构损伤的影响,选取两种不同砂岩岩样,分别在不同初始含水饱和度条件下进行液氮冻结处理。对冻结前、后的岩样进行孔隙度以及核磁共振测试,得到岩样在冻结前、后的孔隙度、横向弛豫时间T2分布以及T2谱面积变化情况。试验结果表明:液氮冻结会对岩石的孔隙结构产生损伤,损伤程度受到岩性、孔隙度和岩石含水饱和度等因素影响;岩石含水饱和度越大,损伤就越严重,当岩石含水饱和度达到100%时,岩石表面产生了明显裂纹;岩石在液氮冻结下损伤形式主要是微孔隙的发育和扩展,微孔隙的增加会使岩石孔隙结构的连通性增强,甚至会产生新的大尺寸孔隙,从而对孔隙结构造成严重损伤。     

核磁共振T2谱反演影响因素

为了进一步改进完善核磁共振T2谱反演算法,利用核磁共振正演模拟信号,研究回波间隔、原始回波采集数量、信噪比等因素对反演结果的影响,同时在不同信噪比下对最优化T2谱反演算法、奇异值分解反演算法进行比较分析。研究表明:采集弛豫信号时,回波间隔大小的设置与回波数量、组分大小相匹配,才能得到最佳的反演效果;信噪比越高反演效果越好,当信噪比大于25时反演谱与构造谱基本吻合;在反演不同信噪比理论回波数据时,最优化反演方法对信噪比要求不高,奇异值分解反演方法对信噪比要求高,而奇异值分解反演速度较快。