高埋深储层膏质泥岩蠕变力学特性试验研究

泥岩作为油气储层常见复杂介质,深部高温、高压环境下蠕变力学特性异常复杂,是引起套管损伤破坏的重要因素。以深部油气藏工程含膏质泥岩为研究对象;分别开展了温度为130℃、围压为30 MPa作用下三轴压缩和不同应力水平的三轴蠕变试验,结果表明,该泥岩呈非均质性不明显、具有较大塑性压缩和延性扩容变形、峰值强度略低等软岩力学特性;且轴向和侧向峰值应变达1.5%,峰值强度为74 MPa。泥岩力学特性表现出明显的时间效应,蠕变应力阀值较低;应力和持时对蠕变特性存在显著影响,低应力、长时间作用下泥岩亦呈现显著的稳态蠕变和加速蠕变破坏;且加速蠕变起始时间随应力增加呈指数降低关系;探讨了泥岩强度损伤和加速蠕变特性,认为泥岩内部蠕变损伤变量可用指数函数予以描述,且加速蠕变变形为应力与时间的二元指数函数。相关成果旨在为深部泥岩油气藏套管工程长期稳定分析及蠕变模型构建提供可靠的依据。

高埋深储层泥岩弹塑性力学特征试验研究

泥岩作为油气储层常见复杂介质,高埋深环境下的力学特性与浅部岩石呈现明显不同。本文以油气藏工程高埋深储层泥岩为研究对象,在物理特性分析的基础上,探讨了其弹塑性力学特性。首先开展了不同围压作用下的三轴常规压缩实验;泥岩均具有较大塑性压缩和延性扩容变形,强度硬化特征显著,破坏呈现延性屈服平台;且峰值强度随围压增加而增大。其次探讨了屈服破坏、塑性硬化和体积扩容等特性;泥岩破坏符合非线性屈服准则,硬化特性可用幂函数予以描述,且体积呈现典型的压缩向扩容转化。基于上述分析,最后采用非关联流动法则,在热动力学框架下构建了弹塑性本构模型,进而模拟研究了深层泥岩的弹塑性力学特性,模拟与试验结果具有良好的一致性,印证了弹塑性力学分析的准确性。相关成果可为深部泥岩储层油气藏工程理论研究和稳定分析提供可靠的依据。