基于压痕试验的岩石力学参数的卡尔曼滤波反演

压痕试验是间接评估岩体力学特性的重要方法,为了更好地利用压痕试验评估岩体力学参数,本研究采用一种基于扩展卡尔曼滤波算法的参数反演方法。基于室内压痕试验获得的荷载-压入深度曲线数据,通过弹塑性数值仿真模型构建岩体弹塑性参数与压痕曲线的响应关系,进而利用卡尔曼滤波算法实现对岩石弹塑性参数的反演和优化分析。结果表明,本研究方法具有较好的收敛性和较高的识别精度,反演得到的岩石弹性参数均值的相对误差在10%左右,塑性参数的反演结果相对误差小于20%。较传统单一经验公式方法,本研究方法具有更高的预测精度,对多种不同岩性岩体都有较好的适用性。

玛湖凹陷风城组岩石力学参数自适应权重组合预测

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组岩性复杂,为准确预测其岩石力学参数,提出了一种自适应权重组合预测方法。首先分析、对比传统方法和不同机器学习算法(BP神经网络、XGBoost、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、卷积神经网络(CNN)、决策树(CART)、长短时记忆神经(LSTM)网络等)的预测效果,传统方法难以准确预测岩石力学参数,而不同机器学习算法的预测效果不同,其中抗压强度、抗张强度和脆性指数预测的最优机器学习算法模型为SVM,弹性模量为BP,泊松比为RF,内聚力为XGBoost,内摩擦角和断裂韧性为LSTM网络;单一机器学习算法难以实现对多个岩石力学参数的同步准确预测。在此基础上,通过对不同岩石力学参数选取不同预测基模型,再根据基模型预测效果赋予权重并进行组合,以开展自适应权重组合预测。结果表明,该方法能够有效提升机器学习算法的预测精度和泛化性能,可实现复杂岩性地层多个岩石力学参数的同步准确预测。

基于常规测井资料计算岩石力学参数方法对比

通过探讨岩石力学参数之间的联系,总结前人由常规测井数据计算预测岩石力学参数的几种不同方法以及各种方法在相应的工程领域中的应用情况,梳理了测井数据计算岩石力学参数的6种方法,即GRISTENSEN法、经验公式法、泥质含量法、回归分析法、Hoek-Brown准则预测法、破裂压力法。在无实验测试数据的情况下,利用段家地南井田常规测井数据,应用GRISTENSEN法、经验公式法、泥质含量法分别计算横波时差。通过在纵向分辨率、平面展布相似性2个方面比较3种计算方法,认为在沉积地层中,考虑泥质含量的预测方法更加符合工程应用实际。

海上低渗砂砾岩气藏岩石力学参数建模

海上低渗砂砾岩气藏需要储层改造才能获得工业气流,杨氏模量、泊松比、水平主应力及脆性指数是模拟和优化砂砾岩储层高效改造的基础参数。针对海上砂砾岩储层岩性、物性参数横纵向变化大,岩石力学及地应力参数准确表征难度大的问题,以海上低渗砂砾岩气藏开发层位为研究对象,在岩心实验数据的基础上,进行岩石力学参数标定,得到岩石力学参数与声波、密度测井参数解释模型,实现动态及静态参数的互换,进而计算弹性力学参数。利用弹性波动理论结合常规测井资料计算岩石力学参数,在三维地质模型基础上,建立三维泊松比、弹性模量和地应力场等岩石力学参数模型,为海上低渗砂砾岩储层可压裂性评价和精细化裂缝形态模拟提供了必要的基础。

鄂尔多斯盆地临兴地区致密砂岩储层岩石力学参数和地应力分析

地质力学分析在油气勘探开发过程中发挥重要作用,但临兴地区下石盒子组储层地应力研究相对滞后。在岩石力学实验和阵列声波测井分析基础上,对临兴地区下石盒子组储层致密砂岩岩石力学参数和地应力开展评价。结果表明:①临兴地区下石盒子组静态杨氏模量14.7~37.1 GPa,静态泊松比0.207~0.294,致密砂岩动静态岩石力学参数呈良好的线性关系,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,杨氏模量和泊松比明显增大;②临兴地区下石盒子组最大水平主应力43~94 MPa,最小水平主应力在4~27 MPa,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,致密砂岩最大和最小水平主应力明显增大。本研究成果可为临兴地区滚动勘探开发提供基础地质依据。

基于岩屑分形理论的岩石力学参数实时评价方法

现有的岩石力学参数获取方法依赖于钻井取心和测井数据,具有较大的时效限制。基于分形理论构建岩屑分形几何参数与岩石本体力学参数的数学模型,并建立录井岩屑的分形维数测试方法,形成一种基于岩屑分形理论的岩石力学参数评价方法。首先,利用完钻井深层岩心开展力学测试,建立岩石力学参数与多项测井物理量多元统计学模型。然后,开展上返岩屑颗粒的分形维数测试,并依据测井岩石力学模型计算出岩屑原位地层的岩石力学参数,将这些力学参数与岩屑分形维数建立统计学关系式。以准噶尔盆地玛湖油田Ma123井为例,通过测试上返岩屑的分形维数,进而实时计算出岩石的力学参数。完钻测井后基于测井反演模型绘制出该井岩石力学参数剖面。两种方法对比认为,基于岩屑分形维数计算的岩石力学参数具有较高的精度(误差小于10.9%)。同时,通过实践总结出一套基于录井岩屑分形理论的岩石力学参数的实时预测方法。研究成果拓展了分形岩石力学的应用领域,为岩石力学参数的实时预测提供了新思路。

TBM法隧道施工效能与岩石力学参数相关性研究

本文以重庆轨道交通4号线二期王家城站—生基堡站区间隧道为背景,运用SPSS回归分析软件研究凿碎比功、磨损宽度与岩石弹性模量、单轴抗压强度、泊松比、完整性系数、软化系数和纵波速度的相关关系,并验证公式的可靠性。结果表明:在单因素相关分析中,除与泊松比的相关性较低外,凿碎比功、磨损宽度与其他参数均具有较高的相关系数R;在多因素回归分析中,凿碎比功与岩石单轴抗压强度和软化系数高度相关,磨损宽度则与岩石单轴抗压强度和完整性系数高度相关;在验证拟合公式的过程中发现,提出的凿碎比功公式和磨损宽度拟合公式均具有较高的参考价值。

由地面压裂施工压力资料反求储层岩石力学参数

应用常规的地面压裂施工压力资料和前置液阶段的瞬时停泵压力测试等资料,初步探讨了求取储层原位岩石力学参数的新方法。该方法首先是由地面施工压力计算井底压力,并由井底压力的增长模式确定裂缝的扩展形态(为简单起见,文中仅假设为PKN模型和KGD模型2种)。然后,根据裂缝形态的不同,确定相应的计算公式。其实质就是利用裂缝宽度既与杨氏模量相关,又与裂缝净压力相关的特点,建立不同时间的井口压力与杨氏模量间的对应关系曲线。同时,利用泊松比与最小水平主应力的相关式,由最小主应力的变化曲线,求出了泊松比的变化曲线。经其他可靠手段验证,该方法计算结果可靠,且简单易行,便于现场推广应用。既可用于压裂的实时分析,也可用于压后评估分析。所以,该方法对提高水力压裂的优化设计水平,具有一定的参考价值。

流花油田地层岩石力学参数评价及钻头选型技术

钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井成本起着重要作用。应用改进的经济效益指数法对流花LH11-1区块的钻头使用效果进行了评价,结合地层岩石力学参数评价结果优选出了与流花LH11-1区块地层相适应的钻头型号。改进的经济效益指数法考虑了钻头磨损的影响,从而使评价结果更加客观合理。由于没有搜集到按垂深进行地层划分的数据,提出了按照地层岩石力学性质进行地层分层的新方法,该地层分层方法首先将地层的多种岩石力学性质进行聚类分析,然后根据层内离差平方和最小,层间离差平方和最大的原理进行地层划分,此种地层划分方法对于钻头优选、钻进参数优化以及合理制定钻进措施等具有重要意义。现场应用结果表明,文中给出的钻头选型结果和地层分层方法是合理的,能够在大位移井中应用。

根据常规测井资料求取岩石力学参数的方法

在对不同年代、不同系列测井响应进行标准化处理的基础上,利用常规测井资料特征与岩石力学特征本质上的相关性,经过误差校正,用相关分析及多元线性回归技术,找到一种利用常规测井资料求取岩石力学参数的有效方法,建立研究区内岩石力学模型,为油田现场应用提供参考。

三维岩石力学参数场随机模拟预测方法及应用

以提高油田采油速度为目的的人工压裂裂缝施工改造,对当前广泛应用于求取岩石力学参数的常规测井资料法提出了更高的要求。提出三维岩石力学参数场随机模拟预测的方法,即以已知有限的常规测井资料计算出来的岩石力学参数曲线作为硬数据输入,以已知地震属性数据体及泥页岩水化和岩石环境参数数据作为软数据约束,选择序贯高斯模拟方法,随机模拟得到动态规律变化的岩石力学参数的三维空间数据场,然后由岩石力学参数的三维空间数据场预测空间任一位置的岩石力学参数在井上的测井响应,并把该反映动态规律变化的测井响应按照油田勘探开发的要求输出成特定格式,供生产和工程上使用。该方法为当前岩石力学参数的求取开辟了一条全新的途径,对勘探开发上制定完善的钻井、完井与油气开发方案和技术措施提供重要的指导作用。

鄂尔多斯盆地C区长8储层岩石力学参数剖面建立方法

为了精确预测鄂尔多斯C区长8储层岩石力学表征参数,在文献调研基础上,归纳总结出岩石力学性质表征参数的预测方法,并结合研究区资料,利用纵波时差和体积密度联合预测横波时差、密度与纵横波速度联合预测岩石弹性参数、自然伽马和体积模量预测岩石强度参数。研究表明:岩石弹性参数预测方法主要包括密度与纵横波速度联合预测法、泥质含量估算泊松比预测法;岩石强度参数主要利用泥质含量和杨氏模量预测。基于上述方法建立的C区长8储层岩石强度剖面较好地揭示了单井岩石力学参数纵向变化特征。

塔河油田托甫台地区岩石力学参数和地应力试验研究及其应用

针对塔河油田托甫台地区碳酸盐岩油藏高温高破裂压力特点,基于储层岩石力学参数试验和地应力室内试验,得出塔河油田托甫台地区6000m以下碳酸盐岩地层的平均弹性模量为39.23GPa,平均泊松比为0.268。最大主应力方向为64～91°;通过差应变法,得到地层的垂向应力梯度为0.025MPa/m,水平最大主应力梯度为0.02062MPa/m,水平最小主应力梯度为0.0155MPa/m。结合压裂井的具体井况,采用试验修正后的岩石力学参数和地应力参数,优化酸压裂缝模拟,实施精细改造,施工后结果表明,酸压取得了良好的预期效果。

用地面压裂施工资料求取煤岩岩石力学参数的新方法

提出了应用常规的地面压裂施工压力资料求取煤层岩石力学参数的一种新方法.该方法首先由压裂过程中的地面施工压力计算井底压力,再根据煤岩压裂易形成短宽缝的特点,利用改进的KGD模型,结合受压力控制的煤岩压裂滤失模型,确定了与裂缝扩展延伸相应的缝中压力计算公式.

三肇凹陷扶杨油层岩石力学参数特征

应用三维加压岩心实验室测试方法和长源距声波测井资料解释方法研究了三肇地区扶杨油层动、静态岩石力学参数特征 ,建立了动、静态力学参数之间的相关关系 ,油田中应用的主要是静态力学参数 ,但静态参数的测定费用较大 ,因此 ,在长源距声波测井资料解释处理获得动态参数以后 ,运用所建立的岩石动、静态力学参数关系式 ,就可以求得三肇凹陷的岩石静态力学参数。

岩石力学参数的计算及应用

岩石力学性质及地层应力在油田勘探开发中有特别重要的指导作用。实践表明,岩石的力学性质及地层应力与地层的声学性质之间有密切的关系。利用从各种声波测井资料提取出的纵、横波速度(或时差)计算岩石的力学参数,并对岩石力学性质在井眼稳定性、砂岩强度分析、水力压裂作业等方面的应用进行了初步探讨。

岩石力学参数数据库系统的开发和研究

收集大量岩石力学参数数据,利用数据预处理、统计分析、灰色系统理论、人工神经网络、经验分析等多种数据处理方法,并参照各行业规范对力学参数取值的方法和范围,建立起岩石力学参数数据库系统。该系统可以根据工程岩体的名称、风化程度和饱水状态等工程地质情况,对实际工程中工程岩体的力学参数作出查询、预测、判断和决策。文中介绍了该系统的功能、特点、数据收录范围、数据库结构以及系统的框架组成,并以一个工程实例描述了系统的使用方法。

油气开采中岩石力学参数变化规律试验研究

应用三轴应力试验装置 ,在模拟不同地层条件下的石油开采过程中 ,进行了大量的岩心试验 ,应用统计理论方法分别找出孔隙压力、含油水饱和度对岩石性质的影响规律 ,建立了特定地层条件下的岩石力学特性动态计算模型。结果表明 ,杨氏模量、抗压强度、比奥特系数与有效围压的关系均为幂律指数型 ;杨氏模量、抗压强度与含水饱和度的关系均为对数型。

利用测井数据求取岩石力学参数与钻头选型

钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。利用岩石力学参数结合钻头厂家的使用说明进行钻头选型的方法是当今比较常用也比较合理的一种方法。但是岩石力学参数一般是通过岩芯实验的测定取得的,这项工作耗资大、过程复杂而且取得的数据点不连续。由于地层测井资料中蕴藏的地层特性信息含量十分丰富而且数据点连续,基于测井资料的这个特点,就可以建立地层岩石力学参数连续剖面,从而指导研究区块的钻头选型。

隧道岩石力学参数的随机-模糊统计分析

由于岩体赋存条件的复杂性以及地质勘探工作量和实验工作量的限制，地质勘探取样存在随机性．实验工作中也不可避免的会产生误差，从而产生随机误差．岩石工程中对岩石的分类、岩体的分类以及对样本的分组也是人为划分，从而岩石样本也存在模糊性．传统的统计方法不适应处理模糊性，因此，建立一种既考虑岩石力学参数和岩体力学参数的随机性又考虑它们的模糊性的随机—模糊统计分析模型．