基于钻井岩屑评价水平井地层力学性质——以鄂尔多斯盆地太原组灰岩为例

鄂尔多斯盆地太原组致密灰岩气藏储层开发潜力高,规模化开发建产依赖于分段体积压裂技术。水平井井段取心难度大、成本高,难以获取全井段力学性质以支撑压裂方案精细优化,但全井段钻井岩屑可轻易获取。文章创新性地提出了一种基于钻井岩屑评价水平井地层力学性质的方法。通过开展井下岩心的单轴/三轴压缩实验和纳米压痕测试,明确灰岩的微观组分模型,研究单一组分响应与宏观整体响应的关系。针对同井同深度的钻井岩屑和井下岩心开展网格化纳米压痕测试,标定钻井岩屑与井下岩心力学性质的关系,基于钻井岩屑建立水平井地层力学性质连续剖面。应用实例表明,基于钻井岩屑的纳米压痕测试,有利于精细化表征水平井地层岩性和连续反演水平井地层的静态弹性模量分布,为水平井地层压裂甜点识别、压裂段簇及射孔优化提供基础数据。研究结果证明了基于钻井岩屑表征地层岩石力学性质的可行性,为水平井全井段储层力学性质剖面的建立提供新思路,有助于水平井密切割压裂方案的精细优化。

川西须家河组岩心可钻特性研究与实验评价

川西坳陷须家河组是四川盆地天然气勘探开发的重点层位。该地层埋藏深、岩性致密、岩石硬度和抗压强度高,特别是须四底和须二段地层岩石可钻性级值高、研磨性强,导致机械钻速低、钻头使用寿命短,钻井成本高。针对须四底和须二段井下岩心,通过环境扫描电镜SEM和全岩分析测试XRD评价了岩石的微观结构特征及矿物组分识别,开展室内可钻特性试验测试获取了岩石硬度、研磨性和可钻性级值等可钻特性参数,并分析三者间的统计关系。分析结果认为,地层可钻性级值与岩石硬度和研磨性的相关性极小,传统微可钻级值不只是地层可钻特性的单一表现,应寻求一个新的可钻特性函数来描述地层可钻性与钻头破岩力学性态。该实验事实和分析结果为深刻分析岩石可钻特性和钻头选型提供实验支撑和技术参考。

页岩油储层多甜点压裂裂缝垂向扩展试验研究

鄂尔多斯盆地延长组长7段发育丰富砂岩和页岩多薄互层叠置的页岩油资源,勘探开发评估资源量达数十亿吨以上。但页岩油储层多甜点层叠置,层理、裂缝发育、各向异性和非均质性显著,压裂改造时缝高垂向延伸距离短,体积压裂改造难度大。基于室内真三轴室内压裂物模试验,针对长庆长7段井下连续储层段获取的全直径致密砂岩和页岩全直径岩心,利用混凝土包裹全直径井下岩心测试真三轴环境下的水力裂缝起裂和垂向延伸形态,揭示长7段页岩油储层多甜点岩性压裂裂缝垂向扩展机理。试验发现:页岩油储层层理呈"千层饼"状且胶结弱,压裂液易沿层理渗滤,在垂向应力与最小水平主应力之差小于12 MPa时,水力裂缝形态多呈现水平缝,压裂液沿层理逐层渗滤。排量增大到30m L/min时,页岩易发生剪切滑移破坏,形成高倾角水平缝或跳跃台阶缝。垂向应力与最小水平主应力之差曾加到14 MPa时,会产生明显的垂向穿层缝,纵向沟通多套甜点层。无论排量高低(30,15 mL/min),垂直缝均沟通多个层理,压裂液会在沿垂直缝上下延伸过程中,当被弱胶结层理面捕获时,沿层理缝渗滤扩展,产生"十"字型或"丰"字型的复杂缝。压裂施工时,优选垂向应力与最小水平主应力差值大的层位射孔,有利于水力裂缝穿层扩展增加复杂裂缝体积,提高页岩油储层体积改造效果。