宜昌天阳坪断裂两侧页岩气保存条件对比研究

中扬子宜昌地区在天阳坪断裂两侧实施了数口页岩气调查井和参数井，总体上，断裂两侧页岩的含气性差别较大。从页岩构造变形、裂缝发育特征、古流体活动等方面研究了保存条件差异的原因。结果表明:①因黄陵隆起的砥柱作用，天阳坪断裂以北的宜昌斜坡带为一简单的单斜构造，产状平缓，天阳坪断裂以南属于宜都-鹤峰复背斜的北端，断裂、褶皱构造发育，地层产状变化大；②典型井揭示天阳坪断裂以北地区页岩构造裂缝不发育，天阳坪断裂以南页岩构造裂缝非常发育并见多个破碎带，是页岩气逸散的主要通道；③古流体分析揭示天阳坪断裂以北页岩早期封闭体系的裂缝较发育，晚期裂缝不发育，天阳坪断裂以南地区晚期裂缝发育，古大气水下渗深度超过3 500~4 000 m，页岩的封闭性破坏严重；④综合研究表明，宜昌周边的页岩气勘探应围绕宜昌斜坡带向东西两侧巴东-大冶对冲干涉带拓展，天阳坪断裂以南的宜都-鹤峰复背斜北端构造变形最强、保存条件差，勘探风险较大。      

低渗透油藏菱形反九点压裂井网两相渗流分析

依据低渗透油藏菱形反九点压裂井网不同流动区域的流动规律,建立了反映压裂开采过程物理本质的三区模型,推导出了考虑启动压力梯度的基质非达西渗流、椭圆渗流和裂缝非线性流动的三区两相渗流数学模型。研究表明：裂缝越长,累积产量越高,含水率增加越快;裂缝的导流能力越低,其累积产量越小,含水率也越小,随着导流能力的增加,累积产量的增加幅度变小;注水井排与裂缝的夹角对产量的影响不大;井排距对产量影响明显,对压裂井应采取较大的井排距。     

应用随裂缝倾角变化的孔隙模型改进储层饱和度计算

复杂的孔隙结构及多变的孔隙类型使得裂缝性储层成为测井评价的难点,通过假定不同孔隙类型间的导电方式来建立合理的孔隙模型,进而结合阿尔奇方程实现饱和度计算是目前裂缝性储层定量评价的主要方法和途径。在经典的双孔隙模型中求取岩石系统的总孔隙指数m时,未考虑裂缝与电流线的夹角变化带来的影响。通过在裂缝性储层中同时考虑裂缝曲折度、裂缝与电流线夹角双重因素,构建了改进双重孔隙模型,并结合电成像资料提供的倾角信息进行了实例处理。结果表明,改进模型的计算值与取心分析有着更好的一致性;若不考虑裂缝与电流线夹角等因素,将带来321%的相对误差。     

动力UH模型

针对砂土在动力荷载作用下所表现出的应力诱导各向异性,以改进后的UH超固结土模型为基础,采用旋转硬化规则将其扩展为可考虑与砂土应力应变关系的动本构模型。主要改进有3方面:(1)将形状固定的椭圆屈服面改变为可变屈服面,椭圆的形状由β来刻画,而β本身是椭圆旋转轴的大小,表示应力诱导各向异性程度的大小;(2)引入旋转硬化规则,使椭圆屈服面可围绕原点旋转以反映反向加载条件下的本构响应;(3)对统一硬化参数进行了修正,首先对潜在强度公式增加了一个参数α用来调节超固结应力比参数R对于潜在强度值的影响,其次针对应力诱导各向异性建立起能反映旋转硬化与等向硬化相协调的扩展统一硬化参数。模型预测与试验结果的对比以及有限元模拟表明:提出的动力统一硬化(DUH)模型能够简单、合理的描述与砂土在动力载荷下的本构关系,验证了所提模型的合理性。     

低渗透砂岩裂缝孔隙度、渗透率与应力场理论模型研究

低渗透砂岩储集层普遍发育裂缝, 裂缝不仅是重要的流体渗流通道, 而且在油井周围的发育程度直接影响着油井的生产能力.目前裂缝定量化预测方面存在的焦点问题是:缺乏一个有效而合理的力学模型, 裂缝渗透性的求取方法仍处于半定量化, 不具通用性.以史深100块沙三中储集层为目标, 从应力场和裂缝主要参数的关系入手, 以裂缝开度为桥梁, 通过实验和理论推导的方法, 建立了构造应力场和裂缝孔隙度、渗透率之间的定量关系模型.在岩石力学参数测试结果和地质模型建立的基础上, 对目的层裂缝发育时期的古构造应力和现今地应力进行数值模拟, 将结果代入关系模型, 计算研究区裂缝孔隙度和渗透率的空间分布, 进而指导低渗透砂岩油藏的裂缝参数定量预测、产能规划及井网部署.      

砂泥岩间互地层裂缝延伸规律探讨

目前裂缝预测主要集中在对开度、密度和发育强度等参数的半定量或定量化预测方面,对裂缝的延伸规律和穿透性研究缺少深入研究。针对这种情况,文中以天山山前某油田沙泥岩间互地层为例,采用应力场数值模拟法建立应力场与裂缝参数之间的定量关系,从而实现裂缝在沙泥岩间互地层中的的延伸规律与穿透性研究。模拟结果显示,越薄的砂岩层越容易产生构造裂缝,而砂岩厚度对砂岩中产生的裂缝在泥岩中的延伸长度影响很小,几乎可以忽略,且对延伸到泥岩中裂缝的孔隙度影响也不大,即不管泥岩上下砂岩层的厚度如何,延伸到泥岩中的裂缝孔隙度变化不大,均在038％左右;砂泥岩互层处裂缝在泥岩中延伸长度一般为15~2 m,当泥岩厚度为4 m左右时,砂岩裂缝恰好无法穿透泥岩,泥岩可作为有效的封盖层。     

面板堆石坝垂直缝破坏下三维渗流场有限元模拟

采用改进节点虚流量法求解无压稳定渗流场,并引入无厚度的裂缝模型对破坏的垂直缝渗流行为进行模拟,得到面板堆石坝裂缝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序。以某混凝土面板堆石坝为例,计算了面板单一垂直缝破坏和多条垂直缝破坏条件下的三维渗流场,得到不同条件下渗流场的水头分布、浸润线以及渗漏量,系统分析了面板堆石坝在垂直缝破坏条件下的稳定渗流场规律和特点。结果表明,该方法能对渗流逸出点和浸润线进行准确定位,还能很好地模拟面板垂直缝破坏对坝区渗流场的影响,可以为面板堆石坝的接缝设计提供参考。     

考虑不均质度的岩石声发射数值模拟研究

利用离散元颗粒流软件模拟了岩石单轴压缩破坏过程,采用内嵌FISH语言,通过设置随机缺陷来建立不同均质度的岩石数值试样对岩石的声发射规律进行了研究。结果表明,不均质度对于岩石声发射特性有着重要影响,随不均质度的增加,试样的峰值强度下降,声发射总数大幅增加,空间分布也更为分散,声发射出现时间更早,持续时间更长,峰值后的声发射保持更高的强度;单轴应力状态下声发射最大强度出现时间相比峰值破坏时间有不同程度滞后,不均质度越高,滞后效应越明显,显示岩石破坏要早于声发射峰值出现时间。     

煤岩应力敏感性的有限元数值模拟

利用有限元软件对比了煤岩与砂岩的裂缝界面应变分布规律。有限元法模拟表明:煤岩与砂岩的应力分布有较大差异,煤岩裂缝的最大应变约为砂岩裂缝最大应变的25倍,且煤岩裂缝更容易闭合;结合煤岩裂缝在不同有效应力条件下的应变规律,给出了渗透率随有效应力变化的拟合公式。参照砂岩应力敏感实验程序,对不同围压下煤岩渗透率变化规律的实验研究发现,渗透率拟合公式计算值与实验实测值变化趋势一致,部分煤样渗透率实验值与预测值平均误差小于10%,拟合精度高。研究结果对预测实际煤岩的渗透率和不同有效应力下煤岩渗透率的变化规律具有较高的实用价值。      

考虑压裂裂缝的煤层气藏井网井距确定方法

煤层气藏具有低渗透率特点, 这使得其在直井排采前须对产层进行压裂改造,而压裂裂缝参数对井距的确定影响很大,因此研究裂缝长度、导流能力与井距的关系具有实际意义。通过对比不同裂缝穿透比和导流能力下的煤层气产量与采出程度,探讨裂缝参数对煤层气产出的影响规律;并以煤层气开采15a采出程度达到50%时的井距作为评价指标,研究压裂效果与井距的关系。研究结果表明,裂缝越长,导流能力越大,井距就越大-尤其在渗透率较小时,裂缝参数对井距的影响更明显。因此,在确定煤层气藏井距时,由于人工裂缝影响,裂缝方向的井距可适当放大。以我国韩城矿区煤层气区块储层参数为例,在给定优化指标下,宜选择矩形井网(350m×300m),或菱形井网(对角线长度为700m×400m)。