基于弹塑性井周的井筒-射孔地层破裂压力预测模型

深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩石的塑性破坏特征。建立了深部储层岩石的塑性硬化本构模型,推导了井周的弹塑性应力场分布。结合断裂力学理论,建立了考虑井周塑性区的射孔尖端应力强度因子计算模型,并提出相应的迭代求解方法。采用模型预测室内实验与新疆某油田实际条件下的水力压裂裂缝起裂压力,模型预测结果与实测结果对比表明,考虑弹塑性井周应力场的破裂压力预测值比实际压裂预测值高,储层塑性特征不利于水力裂缝的起裂。模型预测值与油田实测结果的误差为6.6%,验证了模型的可靠性。考虑弹塑性井周的破裂压力预测模型可保证压裂设计的安全性,为深部储层的压裂方案设计提供有效指导。

准中深层砂岩脆性及其对岩石破裂模式的影响规律

致密砂岩储层由于埋深大,受机械压实、溶蚀、交代等成岩作用的强烈影响,岩性特征十分复杂。随着油气资源勘探开发不断向深部储层发展,深层高地应力、高围压对储层脆塑性的影响严重左右了水力压裂效果和油气资源产量。准中深层致密砂岩油藏储量丰富,但由于储层埋深大、物性差且围压异常高,同时对其原位地质力学岩心脆性变化规律认识受限,使得传统油气开采手段无法满足生产需求。为此,结合物理实验和数值模拟技术,开展准中深层岩心的岩石力学特征、脆塑性转化、破裂模式及声发射特征差异性研究。结果表明:随着围压增加,岩石从脆性破坏逐渐过渡为塑性破坏,且破裂模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,砂岩脆性减弱;基于能量平衡方法和归一化处理的6种脆性指数所反映的砂岩脆性总体上呈下降趋势,但不同脆性指数的数值范围以及与脆性的相关性各异。不同脆性数值岩心模型的三轴压缩实验表明:当脆性矿物含量较低时,岩石呈现单斜面剪切破坏;随着脆性矿物含量增加,岩石破裂表现为多破裂面复合破坏模式。岩石破裂过程的声发射特征与其脆性存在相关性,主要呈现群震型、前震-主震-后震型和主震型3种模式。

华北地区煤系地层油气资源研究现状及启示

石炭系—二叠系是华北地区重要的含煤层系,发育煤层气、煤系页岩气、煤系致密砂岩气、煤成油等多种油气资源,大量的研究和勘探结果表明煤系地层具有良好的勘探前景。与鄂尔多斯盆地相比,济阳-临清地区石炭系—二叠系煤系地层勘探和研究程度相对较低,在系统总结华北地区煤系地层油气资源类型与富集条件研究现状的基础上,对比分析济阳-临清地区与鄂尔多斯盆地煤系地层的成藏条件,提出济阳-临清地区煤系地层勘探方向。研究结果表明:华北地区煤系地层主要为太原组和山西组,形成于陆表海-三角洲沉积环境中,旋回性强且发育共生的煤层气藏、煤系页岩气藏和煤系致密砂岩气藏。高有机碳含量的煤岩、碳质泥岩、暗色泥岩是形成煤系地层油气资源的物质基础,富氢煤系烃源岩发育区具有一定的煤成油藏勘探潜力,保存条件是煤层气、煤系页岩气富集的关键要素,沉积与成岩作用导致的高孔渗带是煤系致密砂岩气的甜点区。济阳-临清地区具有良好的煤系气和一定的煤成油勘探前景,将一套岩性组合作为勘探对象开展系统评价是提升煤系地层勘探效益的重要技术途径,惠民凹陷与东营凹陷南坡、车镇凹陷西部和孤北潜山太原组是有利的勘探目标。

准噶尔盆地阜康凹陷深层侏罗系砂岩储层差异性成岩演化与烃类充注

储层有效性及成因机理是制约目前深层油气勘探的关键地质问题。本文以准噶尔盆地腹部阜康凹陷下侏罗统三工河组砂岩为研究对象,利用岩石薄片、SEM(扫描电子显微镜)、稳定碳和氧同位素、流体包裹体等研究手段,分析储层成岩演化与烃类充注的动态关系,对深层储层有效性及形成过程进行研究。研究发现:三工河组储层主要由富塑性岩屑极细—细砂岩和相对富刚性颗粒中—粗砂岩2类岩石组成,它们在储层砂岩段内相互成层出现,在成岩演化和油气充注方面表现出很大的差异性。在储层深埋成岩过程中,富塑性岩屑极细—细砂岩以泥质塑性岩屑强烈机械压实和新生变形作用为特征,在第一期石油充注之前已变为致密储层,同期和后期烃类均不能充注。相比之下,刚性颗粒体积分数相对较高的中—粗砂岩中机械压实作用较弱,自生矿物类型多样,溶蚀作用亦较为普遍;这类砂岩至少经历了2期石油充注事件,成岩作用与烃类充注交替发生。富塑性岩屑极细—细砂岩构成储层内的隔夹层,可能引起油气运移的不均一性。

六盘山盆地构造样式与油气分布

六盘山盆地是在早古生代秦、祁、贺三叉裂谷系交叉带发育起来的复合—叠加型盆地,经历了印支、燕山、喜山多幕构造运动、多期改造及后期调整的过程,尤其是中新生代以来的拉张走滑、逆冲推覆和反转作用,造成盆地中、新生界构造层内构造样式多样化。通过对六盘山盆地钻井和地震资料的综合分析,对盆地的构造样式进行分析和归类,厘定3种主要构造样式,即挤压、伸展和反转构造样式,挤压构造样式是盆地最重要的构造样式,而反转构造则是区域构造背景发生转化的产物。不同的构造样式伴生有不同的油气圈闭类型,结合勘探实践分析认为盆地山前构造带深层局部构造和坳陷带的低凸起带是下部油气勘探的重点领域。

干旱型浅水三角洲沉积特征及沉积模式——以准噶尔盆地腹部永进地区侏罗系齐古组为例

浅水三角洲是沉积学研究领域的热点,但是干旱气候背景、水体间歇振荡、沉积特征与沉积过程较为复杂的浅水三角洲研究报道较少。综合利用岩心、测井、分析化验和地震等资料,根据现代沉积分析与沉积数值模拟,对准噶尔盆地腹部永进地区侏罗系齐古组开展系统的沉积相研究,建立了齐古组沉积模式。研究表明:(1)中-晚侏罗世准噶尔盆地气候转为干旱,齐古组沉积水体变浅且频繁振荡,1砂组—3砂组发育浅水辫状河三角洲沉积,4砂组物源供给减弱、气候持续干旱,沉积相转变为曲流河三角洲。(2)与湿润气候背景下的浅水三角洲相比干旱型浅水三角洲,水下分流河道变化较快,随着河道延伸逐渐分叉、改道出多种类型的河道砂。三角洲砂体颜色呈红灰间互的变化规律,砂岩岩性较细、成熟度低、分布规模不大。持续干旱的气候条件导致湖盆可容空间不断减小,三角洲朵叶体中几乎不发育河口砂坝,沉积砂体主要为多种形态类型的水下分流河道砂。(3)单一供给河道控制的沉积体规模有限且顺水流方向分异明显,发育高能水下主干河道、中-高能网状分流河道和低能改造型分流河道3种沉积微相。单砂体间连通性较差、储集空间非均质性强,油气勘探开发难度大。