川西深层气藏岩石应力敏感特征及对产能影响

为了解致密砂岩储层生产过程中有效覆压变化对渗透率的影响特点，在不同有效覆压水平下，进行了致密砂岩岩样渗透率实验。实验结果表明：致密砂岩岩样的渗透率随有效应力的增加而减小，但减小趋势中存在一个拐点区间，拐点区间前渗透率随有效覆压的增加下降幅度较大，拐点区间之后则下降幅度趋于平缓。压力恢复实验则显示了岩石由于部分塑性变形导致的应力敏感伤害成为一种永久的、不可逆的伤害。通过对实验数据进行拟合分析，建立起了有效覆压与渗透率之间的乘幂式关系。在平面径向流假设条件的基础上，考虑储集层应力敏感性影响，推导出了新的产能方程，定量计算分析了应力敏感对气井产能的影响，对深入研究川西地区致密砂岩气藏开发动态和气田配产方案具有一定的指导意义。

现今地应力场特征综合评价技术在川西XC气田深层中的应用

针对川西XC气田须家河组低孔低渗透致密砂岩储层,主要研究其现今地应力场纵横向分布规律及其地质影响因素。根据水力压裂和测井资料综合计算现今地应力大小,以压裂资料结果来对测井计算值进行校正,并对测井地应力计算模型中的关键参数进行深入研究,以进一步确定出单井的地应力剖面以及各主力砂组的地应力分布。研究结果表明,该区须二段的现今地应力状态为SH>Sv>Sh,各主力砂组最大水平主应力均值在153 MPa^173 MPa之间,最小水平主应力均值在102 MPa^111 MPa之间;各水平地应力值随深度的增加而变大,与深度之间有较好的线性相关关系;最大水平主应力方向NE80°~100°,主体方位与区域构造应力作用主方向一致。区域上,构造高部位的地应力值相对较低,向翼部逐渐增大,而在断层位置的地应力值也相对低。研究区现今地应力场分布受构造形态和断层的影响较大,特别是断层的应力扩散及端部应力集中效应影响了地应力场的正常分布,使地应力值和方向发生局部变化。

地层条件下岩石动静力学参数的实验研究

在实际地层三轴应力和温度条件下 ,测量了 CX地区地表至 50 0 0 m深度砂、泥岩样品的静力学参数。对其中大部分样品进行了岩石力学和声波速度 (v P,v S)的同步测试 ,由此获得了在相同应力和温度条件下岩石的动、静力学参数。根据实验结果 ,讨论了在实际埋深条件下CX地区砂、泥岩的静力学参数、波速及动力学参数的变化特征 ,以及岩石动、静力学参数间的关系。

致密砂岩中裂缝的变形特性及对渗流能力的控制作用

通过对含裂缝致密砂岩的力学变形和渗透能力实验,分析了不同类型裂缝的变形规律和渗透率的变化特征,揭示了裂缝变形特性与裂缝类型及裂缝表面结构有关,而裂缝类型及其变形方式是控制裂缝渗流能力的关键因素。依据实验结果可以预测各类型裂缝在不同应力变化路径下的力学宽度变化以及等效水力学宽度变化,并可建立二者间的实验关系。同时,结合实际储层应力条件对不同类型裂缝的有效性进行了分析评价。

碎屑岩油气储层的地层损害分析及研究实例

文章对碎屠岩油气储层的地层损害分析的思路和流程作了介绍,并以实例分析了引起地层损害的潜在地质因素。通过室内流体敏感性试验,包括流速敏感性、水敏及盐度敏感性、正反向流动及酸敏性,对储层的敏感性类型和损害程度进行了评价。最后简要探讨了油气层保护和改造措施。

断裂(裂缝)面的开启及闭合压力实验研究

理论分析表明,由于过程不同,断裂(或裂缝)面的闭合压力与开启压力也不同。在断裂(裂缝)面压力为零的临界状态下,临界的闭合、开启压力是反映岩石本身特性的参数。实际岩心的变形实验结果表明,断裂(裂缝)面的闭合压力与临界闭合压力相同,近于岩石的变形强度。两类临界闭合和开启压力实验结果表明,泌阳凹陷第三系核桃圆组中浅层砂岩的临界闭合压力大于临界开启压力,与断裂(或裂缝)面的倾角呈对数相关关系,随着倾角的增大而减小。根据实验结果,对南襄盆地泌阳凹陷边缘第三系核桃圆组中浅层砂岩稠油油藏断层的封闭性进行的评价结果表明,当断层的埋深在300m以上时断层可能多处于压力开启状态。数值模拟结果表明,在目前的施工条件下,封闭断层在注蒸汽吞吐开采中,厚产层在井与断面垂直距离在约为32m时达到临界开启压力状态,薄互层产层在井与断面垂直距离在约为35m时达到临界开启压力状态。因此,在临界状态下,井与断层的距离不能低于35m,以免在蒸汽吞吐开采中受到断层的影响。

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条件(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。

川西新场气田沙二段致密砂岩储层岩石力学性质

对川西新场地区侏罗系沙溪庙组二段致密储层样品所进行的岩石力学实验结果表明,岩石抗张及抗压强度随着岩石密度的增加而增大、岩石孔隙度的增加而减小,且随着岩石粒度的增加,抗张强度减小、抗压强度增大;砂岩的弹性模量明显高于泥岩,且随着岩石密度的增加而增加、孔隙度的增加而减小。与常温常压下相比,模拟地层条件下沙溪庙组泥岩饱和介质为气体时,抗压强度高3.2倍,弹性模量低2.35倍,泊松比高2倍;当砂岩饱和介质为水时,与饱和气体介质的砂岩相比,强度及弹性模量均降低,泊松比增大。这说明水介质对岩石有"软化效应"。进而在实验研究的基础上,应用测井、压裂资料计算了地层的岩石力学参数,通过对三种方法所得结果的对比分析,评价了地层条件下岩石力学参数,由此获得了较为合理、可信的地层岩石力学参数剖面。

岩石孔隙流体对纵横波速度影响的实验研究及意义

我们用ＭＴＳ的超声波测试系统研究了地表岩样饱和水及孔隙压力对纵横波速度的影响。在实验研究中，分别在常温常压条件下测量了干燥岩石和完全饱水岩石的纵横波速度，并在模拟地层条件下，测量了岩石纵横波速度随孔隙压力的变化。实验结果显示：（１）岩石完全饱和水后，与干燥时相比，纵波速度将明显增加，最大可增加３０％，且岩石在干燥时的纵波速度越低速度增大的比例越大，但纵波速度增大的比例与孔隙度无明显关系。饱水前后横波速度几乎保持不变。（２）在模拟地层的温压条件下，当孔隙压力由低到高，纵横波速度均将线性减小，且横波速度比纵波速度下降的比例更大。据此，得到了识别地层异常高压和地层含气的地震速度标志。

四川盆地东南部习水地区上奥陶统-下志留统泥页岩裂缝发育特征

四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色页岩是页岩气勘探开发的重要目标层位之一。根据裂缝(节理)产状统计、薄片研究、纳米级扫描电镜研究、脆性矿物含量分析、地球化学分析和岩石力学分析,对四川盆地东南部贵州习水骑龙村五峰组-龙马溪组泥页岩剖面进行研究。整个剖面的裂缝(节理)产状与区域断裂近似一致,走向主要有3组(近东西方向、北西西-南东东方向和北北东-南南西方向),此外还有一组近南北方向的次要节理发育。页岩储层中的裂缝多以微裂缝形式存在。随着抗压强度的增加,岩石微裂缝也被破坏严重,并逐渐形成大规模复杂的裂缝网络体系。平行层理方向上岩石力学性质主要受到地应力的控制。水力压裂若沿着垂直于最大水平应力(北东东-南西西)的方向,可以扩大水力压裂的处理面积。

岩石扩容现象与超声横波特征参数相互关系研究评述

介绍了岩石扩容现象与超声横波特征参数相互关系相关专业领域研究的现状及其应用。在用横波速度最大值 ( vsmax)来分析岩石微裂纹初始扩展时的应力值 (应力门槛值 )新方法的基础上 ,建议利用主动的人工横波震源、应力门槛值、vsmax后的横波速度值与岩石裂纹加速发展的同步减小特性 ,更深入地进行地震破裂丛集及前兆特征的研究 ,有可能建立地震和地质灾害性预报的新方法。并提出利用传统方法研究岩石扩容机理、应力门槛值、泊松比等的同时 ,进行岩石扩容现象。

川东北地区岩石声发射实验及历史构造应力研究

在详细讨论声发射法地应力测定的理论前提的基础上,对川东北地区上三叠统-侏罗系致密砂岩进行了地应力测定和模拟地层条件下岩石力学性质的测试,根据地层条件下岩石的泊松比计算了该区历史构造应力,并进行了构造裂缝发育性的探讨.测试及计算结果表明:最大构造应力方向为NE向,值变化在21.4～34.5 MPa之间;地层条件下,沙一段和须六段平行层理样品的平均抗压强度高达546.6 MPa和410.5 MPa.自晚三叠世以来,对川东北地区影响强烈的构造运动可能主要有两期,分别是沙溪庙组沉积前和沉积后.构造应力值与地层条件下岩石的抗压强度相比似乎显得太小,因此储层裂缝的发育程度总体上较低.

储层砂岩岩石力学性质与地层条件的关系研究

利用ＭＴＳ公司生产的地层条件下岩石物理参数综合测试系统对陕甘宁盆地西南部埋藏深度１４００～１７００ｍ三叠系延长组储层砂岩进行了模拟地层条件（包括地层围压、加温、饱水及改变样品方向等）的岩石力学性质测试，获得了该地区延长组储层砂岩在不同围压条件下的弹性模量、泊松比和抗压强度。求得了地层条件下不同钻井、不同方向样品的弹性模量、泊松比和抗压强度、围压之间的关系；对比了饱水和不饱水条件下的这些岩石力学性质的差别。

常规及非常规储层岩石分形特征对渗透率的影响

为了刻画不同类型储层孔隙结构及其对渗透率的影响,以压汞、核磁共振及N2吸附实验为基础,基于分形理论对砂岩、煤岩及页岩的分形特征进行了分析,建立了砂岩、煤岩、页岩的等效毛管迂曲度模型,探讨了常规及非常规储层岩石分形特征参数对渗透率的影响。结果表明:砂岩、煤岩、页岩的分形维数主要为2.6~3.0,毛管平均迂曲度分形维数主要为1.1~2.3,分形维数大小与岩石渗透率具有负相关性;影响岩石渗透率的微观孔隙结构因素包括岩石的非均质性、孔喉分布、孔隙表面粗糙程度及毛管迂曲度等,其中毛管迂曲度对岩石渗透率的影响最大;煤岩的等效毛管迂曲度较小,砂岩中等,页岩较大。最后,利用分形理论模型对39组岩石样品渗透率进行预测,认为砂岩和煤岩的渗透率预测效果均较好,但对于具有强非均质性的页岩来说,其渗透率已经达到n D级,虽然预测结果具有一定的吻合度,但预测精度仍有待进一步提高。此次研究对深入探讨不同类型储层岩石微观渗流机理具有一定的参考价值。

考虑岩样尺度效应时钻井液对岩石力学性质影响的试验评价

在考虑试验岩样尺度效应的基础上,进行的模拟地层条件下钻井液对岩石力学性质影响的试验研究结果表明:经钻井液处理后的25mm×25mm岩样的抗张强度高于未经钻井液处理的50mm×50mm岩样,且处理后的岩样抗张强度均高于未处理的岩样。对于钻井液处理前后同尺寸的岩样,由于试验岩样中泥质软颗粒含量高低不同,在孔隙度小于2.5%时,孔隙度越小,处理前后的抗张强度相差越大,且处理前的岩样抗张强度比处理后的岩样大4MPa左右;在孔隙度大于2.5%时,钻井液处理前后的岩石抗张强度趋于一致。在模拟地层条件下,钻井液处理后的岩样抗压强度和弹性模量显著下降,泊松比增大。岩石矿物中的泥质黏土矿物遇到钻井滤液后产生软化效应,致使岩样呈现:经钻井液处理时间越长,其抗压强度和弹性模量下降越多的趋势。

川东北地区致密碎屑岩动静弹参数实验研究

利用“MTS系统”对四川盆地东北部上三叠统和中侏罗统致密碎屑岩进行了模拟地层条件下的波速及力学参数同步测试,并讨论了弹性参数的变化规律以及动静态参数间的关系。随着岩石中泥质含量和孔隙度的增加,波速和杨氏模量均降低。多数情况下,平行层理方向样品的波速、动态杨氏模量和体积模量大于垂直层理方向。随着温度的升高,波速、动态杨氏模量和体积模量都呈下降趋势。随着有效围压的增加,波速、动态杨氏模量和体积模量均呈现增加趋势,而泊松比在饱水时降低、干燥时增加。随着轴向差应力的增加,波速先增后降;对于砂岩,纵横波峰值速度大致在极限强度的80%和50%处。饱水样品的纵波速度和动弹模量明显大于干燥样品,而横波速度与饱水与否无关。动杨氏模量大于静杨氏模量,而动静泊松比间的相对大小关系不明显。

Hoe k－Brown准则在岩石抗压强度测井解释中的应用

基于Hoek-Brown强度准则提出了一种岩石抗压强度测井解释的新方法,根据岩石力学性质定义的参数均具有明确物理含义和取值范围,利用最小二乘法对所定义参数进行赋值,寻求所定义参数与波阻抗之间的关系,最后建立考虑泥质含量实际地层条件下岩石抗压强度测井解释模型。该方法不仅考虑了岩石的声波及物性(如密度)的变化,同时暗含了岩石在各级围压条件下破坏强度变化的信息,因而相比常规测井解释有所改进。该方法能较全面反映岩石在地层条件下破坏强度变化规律,根据力学特征定义的参数赋值可信,最终将模型计算值与实测值及常规测井解释结果进行对比,误差较小,能够满足工程需要。

主成分分析法在致密碎屑岩储层有效裂缝识别中的应用

有效裂缝识别对致密碎屑岩储层的储渗能力评价及甜点区预测至关重要。沁水盆地南部地区上古生界发育海陆过渡相致密碎屑岩储层,由于经历了复杂的构造演化及沉积作用,其岩石极为致密。基于岩心裂缝观察及测井分析结果,利用主成分分析法对致密碎屑岩储层裂缝的有效性进行分析。结果表明,沁水盆地南部地区上古生界山西组碎屑岩储层有效裂缝较为发育,与喜马拉雅期强烈的地层抬升剥蚀密切相关,多为晚期裂缝;而全充填裂缝的开度较大,多为早期裂缝。对有效裂缝敏感性较强的6种测井参数进行主成分分析,发现主成分Y1和Y2的累积方差贡献率达88.55%;根据Y1和Y2值可以进行有效裂缝的识别,并取得了较好的应用效果。利用主成分分析法识别有效裂缝,可以起到降低维度及提取裂缝有效信息的目的。

Hoek-Brown准则在致密砂岩弹性参数测井解释中的应用

为了解决深层-频繁互层型致密砂岩、泥页岩地层弹性参数测井解释结果可靠性难以保证的问题,以致密砂岩和泥页岩试样为研究对象,分析了岩石应力-应变各阶段的特征及地层应力状态;基于Hoek-Brown准则提出了一种岩石弹性参数测井解释新方法,对该准则中GSI,a,s和mb进行了合理取值;对岩石弹性模量和泊松比进行了最终解释。研究发现,利用波速自洽确定的GSI值与岩石三轴强度具有较好的对应关系;mb和s与岩石三轴强度正相关,a与其负相关,可以利用s对mb进行定量表征(相关系数为0.884);岩石弹性模量及泊松比解释结果的平均相对误差分别为6.50%和5.55%,优于常规解释方法的平均相对误差8.44%和5.78%。研究表明,新方法不需要横波测井资料,岩石弹性模量与Hoek-Brown准则参数间具有指数相关性,岩石泊松比与弹性模量间具有线性相关性;同时,岩石纵波波速与Hoek-Brown准则的定义参数间亦具有较好的线性关系,可以利用纵波波速对弹性模量进行定量表征。

塔河油田碳酸盐岩储层声学参数特征及变化规律

以塔里木盆地塔河地区碳酸盐岩复杂介质为例,依据地层条件岩石声学参数的实验测试结果,获得下述认识:1)纵横波速度随围压的增大而增大,随温度的升高而降低;2)岩石的动弹模量随着围压的增加而增加,随着温度的增加而减小;3)纵横波的衰减随着围压的增加而减弱,随着温度的增加而增强。