深部膏泥岩盖层动静态岩石力学弹性性质分析

基于矿物组分分析和动、静态岩石力学弹性参数同步测试实验,对塔里木盆地西南部玉北地区古近系厚层膏泥岩盖层进行系统的实验岩石力学分析。研究结果表明,在单轴应力条件下,膏泥岩的变形呈现出明显的弹性变形特征;而在三轴应力条件下,则表现为明显的弹-塑性特征。在地层围压条件下,随着轴向载荷的增加,膏泥岩依次经历了初始压密、线弹性变形、非线性稳定延展变形、非线性非稳定延展变形及峰后应变共5个阶段。硬石膏质泥岩相比泥质硬石膏岩具有更高的纵波波速、横波波速以及纵横波波速比。纵横波波速比与硬石膏组分含量之间具有较好的正相关性。随着硬石膏含量从10%增至90%,其纵横波波速比约从1.63增至1.88,增幅明显。进而确定膏泥岩的纵、横波时差转换关系,且具有较高的精度。泥质硬石膏岩的动态杨氏模量、泊松比及剪切模量均明显高于硬石膏质泥岩。最终建立膏泥岩盖层的动、静态岩石力学弹性参数转换关系。     

单层复合盐层地应力研究新方法

在单层复合盐岩地层的地应力研究中,单层复合盐岩地层的水平地应力不能简单地认为均匀分布,且等于上覆岩层压力值。文中采用测井资料计算得到研究区块复合盐层上、下砂泥岩地层的岩石力学参数及地应力值,并把上、下砂泥岩地层的参数作为地应力分析的边界条件,建立复合盐层及上、下砂泥岩层地应力计算的分析模型,通过有限元计算得到中间盐层的地应力场。采用该方法对某区域复合盐层的地应力场进行研究,结果表明,单层复合盐层的水平地应力大于其上、下砂泥岩层的水平地应力,对单层复合盐层钻井施工中的钻井液密度设计提供了理论依据。     

多套复合盐层的地应力确定方法

在库车坳陷古近系多套复合盐层的钻井工程设计当中,通常以上覆岩层压力作为最大水平地应力。现场资料调查表明,以此为依据所设计的套管,常常不能满足该地层套管的抗外挤强度要求。为了解决套管抗外挤强度问题,通过实验测试得到该研究区块多套复合盐层上、下泥岩地层的地应力值及中间每一层复合盐层的岩石力学参数,并以此作为边界条件,建立了多套复合盐层及上、下泥岩层地应力计算的有限元分析模型,运用数值模拟方法,反演得到每一层复合盐层的地应力场。采用该方法对库车坳陷某地区多套复合盐层的地应力场进行分析,结果表明,中间盐层的水平地应力最高,其上、下的膏盐岩含泥岩层、泥岩含膏盐岩层、泥岩层的水平地应力依次降低。所建立的分析模型,为该地区井壁稳定及套管安全设计工作奠定了基础。     

SK气田井壁稳定性判别图版的测井研究

SK气田古近系地层发育巨厚的膏岩、泥岩、夹泥质粉砂岩,构造高陡,处于异常高压和强地应力状态,钻井过程中井壁垮塌和井漏较严重.利用声波时差和密度等测井资料和岩心实验及实钻数据,针对古近系地层钻井井壁失稳的问题,从岩石力学角度出发,考虑地层倾斜对地应力的影响,建立适合工区高陡地层的地应力计算模型;考虑岩石剪切强度、裂缝发育情况和水平主应力比对井壁稳定性的影响,引入抗剪强度、渗透率增大系数和水平主应力比建立古近系地层钻井井壁稳定性判别图版.利用该图版能快速准确地判断钻井过程中是否发生井壁垮塌和井漏,可为钻井设计及施工提供理论指导和决策依据,值得推广应用.     

准噶尔盆地玛北斜坡区砂砾岩破裂压力预测方法研究

基于地层岩石三轴应力原理,利用裂缝形态特征分析地层现今地应力状态;采用岩石力学、声学实验,建立偶极声波测井评价岩石力学参数的动静转换模型;结合岩石破坏准则,建立玛北斜坡区砂砾岩破裂压力测井预测方法,对15口井进行破裂压力预测,利用压裂资料刻度,相对误差6.1%,破裂压力预测精度达到水力压裂施工要求。     

玉北古近系膏泥层地应力分布规律探索

塔里木盆地玉北地区地质构造运动剧烈,古近系地层压力高、地应力异常,膏泥岩蠕变缩径导致套管挤毁变形。为了明确膏泥岩蠕变特性,从区域构造演化史入手,结合区域内断层发育情况,依据实钻资料和测井资料,针对古近系发育灰白色泥膏岩、石膏岩、含泥石膏夹薄层灰色含泥质白云岩以及非均质性较强的特点,选用黄氏"七五"地应力计算模型,求取了膏泥岩地层垂向应力和水平方向最大、最小主应力,并依据3个主应力间的大小关系,明确了断层、断裂带的类型及分布情况,分析了各井地应力特征,在此基础上得出了玉北地区古近系地应力分布规律和异常地应力梯度,能够指导后期井位布置、套管程序优化、钻井施工方案等设计。      

综合求取地应力剖面新方法及其应用

测井方法可以连续测量岩石力学特性,但用于模拟计算应力时,数据误差则较大;岩心测试方法测量的力学特性准确,但数据有限;压裂测试被认为是直接测量就地应力的最佳方法,但受条件限制,该方法较少运用,而且不能获得连续的地应力剖面。文中提出了运用高温高压三轴应力试验测试岩石静态力学特性,利用测井资料计算岩层动态力学特性,建立起动、静态力学参数的关系,然后获得静态岩石力学参数的纵向连续数据,并结合压裂施工数据来确定分层地应力模型,从而获得地应力剖面的新方法。利用这一方法对二连盆地XX 区块建立了分层地应力剖面模型,计算结果与实测数据吻合较好,证明了该方法正确、可靠,为该区的下一步开发提供了有效的技术参数。     

利用测井资料分析计算东海平湖油气田地应力

利用测井资料研究平湖油气田的地应力,对平湖油气田低渗透储层压裂、钻井和开发都有重要意义。文中利用密度、自然伽马、交叉偶极横波测井等资料,对平湖油气田地层的岩石力学参数(泊松比、弹性模量、体积模量、剪切模量、抗压强度、抗剪强度和抗张强度)进行了计算;为确定地层压力和构造应力系数,借鉴前人的研究成果,分别应用黄氏和葛氏地应力计算模型,建立平湖油气田地应力计算方法,并通过岩心差应变法地应力实验验证了该方法的准确性;采用基于XMAC-Ⅱ快横波方位法确定的平湖油气田的地应力方向,与岩心波速各向异性法及黏滞剩磁法地应力实验确定的地应力方向吻合较好。     

复合盐层套管外挤压力动态变化规律研究

盐岩地层套管外挤压力通常按上覆岩层压力进行设计。现场资料表明，以此为依据所设计的套管有时仍然不能满足盐层套管抗外挤强度的要求。利用研究区块复合盐岩地层上、下泥岩的岩石力学参数及地应力值，运用数值模拟方法，反演得到盐层地应力，在试验获得盐岩蠕变特性参数基础上，对套管支护的盐层井壁围岩进行蠕变分析，得到盐岩地层套管外挤压力动态变化规律。在构造应力的作用下，盐层的地应力场是非均匀的，盐岩蠕变导致套管受到的外挤压力是动态变化的。对于复合盐岩地层的套管柱设计，应该充分考虑构造应力场的非均匀性、盐岩的蠕变特性以及套管的设计寿命。     

分层地应力描述及其在胜利油田的应用

以侧向约束应力状态作为地应力的参考应力状态，利用常规测井资料对岩石力学参数进行分析处理，采用葛氏地层应力经验关系式，建立地应力的计算模型。滨670井、滨660-665区块进行了单井分层地应力及地层岩石力学参数分析计算，用于滨670井限流压裂设计以及滨660-665区块极限注水压力的确定，取得了理想的效果。     

岩石泊松比的测井计算方法研究

岩石泊松比不仅是计算其它岩石力学参数的基础,也是计算地层应力及3个地层压力的重要参数之一.该参数计算的准确与否直接影响到井壁力学稳定性评价的准确性.由于常常缺乏横波时差测井资料,以致不能准确地计算岩石的泊松比.针对这一不足,充分利用川东地区罗家寨构造LJ9井纵波时差、地层密度等常规测井资料,在对横波时差进行构建的基础上来建立岩石泊松比的计算模型.将该方法应用于同一构造LJ2井的泊松比的计算中,结果表明,与利用实测横波时差计算的泊松比相比,误差较小,完全能满足石油工程的需要.     

基于三维莫尔圆的裂缝有效性评价方法及应用

复杂储层裂缝评价是储层研究的重要内容。针对复杂储层现今裂缝有效性定量评价的难题,通过阵列声波测井、电成像测井提取的地应力及裂缝参数信息,采用基于临界应力断层假说的三维莫尔圆方法定量分析裂缝有效性的方法,通过井眼周围应力场分布特征,选取合理的地应力模型计算地层三维应力并根据成像测井拾取的裂缝倾角、倾向等属性。在此基础上根据岩石强度理论通过三维莫尔圆计算裂缝面上岩石正应力与切应力,求取岩石裂缝面上的摩擦系数,采用临界应力断层假说定量分析裂缝有效性特征。渤海地区JZ油田应用结果表明,通过三维莫尔圆计算的裂缝摩擦系数能够反映裂缝有效性的差异,与产能匹配较好,可以用于产能分析,是裂缝定量评价的一种有效手段。     

基于地应力的库车前陆盆地储层有效性测井评价

库车前陆盆地高陡构造的白垩系致密砂岩储层处于异常高压和强地应力状态,常规测井解释技术评价该类储层有效性的结论常与试油结果相矛盾,影响了该类油气田的高效开发。针对该类低孔隙度裂缝性高压储层,从岩石力学角度出发,准确计算高陡构造地层的地应力,研究其与储层有效性的对应关系,提取有效应力比和走向应力差等参数,建立储层有效性评价标准并识别优质储层,形成了一套基于地应力的高陡构造储层有效性的测井评价方法,为研究区深层裂缝性砂岩储层有效性的测井评价提供了全新的途径,也为试油和压裂酸化等选层提供了可靠的岩石力学依据。将该方法用于新井储层有效性评价中,效果良好。     

岩石力学参数求取方法进展

准确求取岩石力学参数对于制定完善的钻井、完井与油气开发方案和技术措施，降低作业风险具有重要的作用。介绍了两种求取岩石力学参数的方法，即实验室试验法和测井资料法，其中由于测井资料的获取相对容易，且表征地层的信息连续，因而得到了广泛应用，给出了利用测井资料求取岩石弹性参数和强度参数的基本公式，对钻井与开采过程中由于泥页岩水化和岩石环境的改变对岩石力学参数的影响进行了详细的分析，找出了其变化规律，并给出了相应的求取岩石力学参数的数学模型，丰富和完善了岩石力学参数求取方法，指出在求取地层坍塌压力、地应力等参数及制定技术措施和技术方案时，应当应用当时地层条件下的岩石力学参数值。     

商741火成岩区构造应力场模拟及裂缝预测

构造应力场是岩石变形和断裂的直接作用因素.传统的构造应力场模拟研究,是依据少数几个井点的岩石力学试验数据,将地层粗略地看作岩石力学参数处处相同的、均一的地质体,得出的结果往往与地下地质情况相距甚远,在实际应用中的效果较差.以惠民凹陷商741火成岩区××层段为例,根据常规测井资料识别火成岩岩性并求取其岩石力学参数,采用一...     

基于FORWARD平台的碳酸盐岩储层测井评价系统的开发与应用

碳酸盐岩裂缝性储层以其自身独有的孔隙空间结构而区别于孔隙性砂岩储层。它的低孔、各向异性、非均质性3大特点给测井评价带来了多解性、模糊性、不确定性，使碳酸盐岩裂缝性储层测井评价成为一个相当棘手的难题。基于FORWARD平台，利用WellBase软件开发工具包SDK开发了一套碳酸盐岩储层测井评价软件系统，将测井资料与岩心、录井，试油等地质资料相结合，编制了粘土分析、储层参数精细评价、横波估算、岩石力学参数计算、裂缝综合评价、地层应力分析、有效厚度划分、成果输出等模块，实现了复杂碳酸盐岩储层测井评价人机交互解释。     

基于声波测井信息的岩石弹性力学参数研究

声波测并资料是油气田勘探开发中最基础和最重要的资料之一。根据声波测井信息对地层纵、横波的提取,结合密度测井资料,得到岩石弹性力学参数的计算公式,并据此编制了声波测井应用软件。通过对胜利油田某井的实例分析表明,利用声波测井资料可以方便可靠地确定岩石动态力学参数,这为岩石特性及地应力场的研究提供了一种可行的研究方法。并且,该方法节约了昂贵的弹性力学参数测试费用,具有明显的经济意义和实用价值。     

PDC钻头选型新方法

采用综合方法,把由常规测井资料评价出来的地层岩石力学诸参数综合成一个值,作为评判待钻地层可钻性的标准。在此基础上,综合考虑了对PDC钻头应用效果影响较大的抗压强度和岩石内摩擦角这2个岩石力学参数,并结合研究区块PDC钻头使用记录,优选出适合待钻地层的PDC钻头型号。现场试验证明,该方法简单易行,应用效果良好。     

岩石断裂韧性与声波速度相关性的试验研究

断裂力学是水力压裂研究的重要组成部分,在现有水力压裂模拟模型的基础上,提出了一个对空心厚壁圆柱形岩样施加内压而测定岩石断裂韧性的简单方法,并对部分砂、页岩试样进行了测试;建立了岩石断裂韧性与声波速度和动态弹性模量之间的关系,认为岩石的断裂韧性与纵波速度、横波速度和动态弹性模量有较好的线性相关性,为利用油井测井资料预测深部地层岩石断裂韧性打下了基础。     

渤海油田砂岩储层岩石力学参数预测经验公式研究

获取储层岩石力学资料是进行出砂预测的基础性工作。取得岩心力学资料最为可靠的方式是通过岩心进行实验测得,但岩石力学实验往往具有一定的偏差性和局限性。为获得有效的岩石力学参数,该文借助了更易获取的测井资料,寻找了测井数据与实验数据之间的内在关系,进而对岩石力学参数进行预测。该文利用渤海4个油田几十个岩心的单轴抗压强度实验数据统计分析,发现单轴抗压强度与声波时差、深度、密度等测井数据呈现较强的相关性。利用多元广义线性回归,建立了岩石力学参数预测公式。利用新开发油田的岩石数据进行了验证,结果表明,新公式误差远小于常规经验公式,且绝对误差值在1.5 MPa以内。该公式在渤海油田具有较好的适应性和可靠性。