利用测井资料预测岩石II型断裂韧性 的方法研究

 根据直缝巴西圆盘(SNBD)试验获取应力强度因子的计算原理,设计组建一套岩石II型断裂韧性测试系统,测定20块取自WG油田岩石试样的II型断裂韧性。基于试验数据,分析II型断裂韧性和围压、抗拉强度的关系,建立利用测井资料预测断裂韧性的模型。利用H341井声波测井、密度测井和伽马测井资料预测水平地应力和抗拉强度,结合建立的断裂韧性模型成功预测II型断裂韧性连续值,并在压裂实践中得到验证。该方法解决了现场压裂作业缺少断裂韧性全井筒连续数据的难题。     

页岩储层Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性评价方法研究

岩石断裂韧性对于定量评价页岩储层可压裂性具有重要意义。基于此,根据直缝切槽巴西圆盘实验(SNBD),测定了14块龙马溪组储层页岩的Ⅰ型(张开型)、Ⅱ型(划开型)断裂韧性。并利用上述实验结果,结合岩心所处深度处的测井数据,选择密度、声波时差、GR测井数据回归了页岩的断裂韧性。与前人基于抗拉强度建立的断裂韧性预测模型相比,建立断裂韧性与地球物理测井数据的直接联系。由预测模型可以看出,富有机质页岩Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性均与岩石密度、声波时差成正比,与页岩泥质含量成反比。即页岩中有机质(TOC)含量或黏土矿物越多,页岩断裂韧性越小,页岩起裂后越容易向前延伸。结果表明,计算断裂韧性与实测断裂韧性相关性较好。模型的建立可以为工程设计过程中找出"甜点"提供重要理论依据。     

页岩储层I型和II型断裂韧性评价方法研究

 岩石断裂韧性对于定量评价页岩储层可压裂性具有重要意义。基于此,根据直缝切槽巴西圆盘实验(SNBD),测定了14块龙马溪组储层页岩的I型(张开型)、II型(划开型)断裂韧性。并利用上述实验结果,结合岩心所处深度处的测井数据,选择密度、声波时差、GR测井数据回归了页岩的断裂韧性。与前人基于抗拉强度建立的断裂韧性预测模型相比,建立断裂韧性与地球物理测井数据的直接联系。由预测模型可以看出,富有机质页岩I型和II型断裂韧性均与岩石密度、声波时差成正比,与页岩泥质含量成反比。即页岩中有机质(TOC)含量或黏土矿物越多,页岩断裂韧性越小,页岩起裂后越容易向前延伸。结果表明,计算断裂韧性与实测断裂韧性相关性较好。模型的建立可以为工程设计过程中找出“甜点”提供重要理论依据。     

利用测井资料预测深部地层岩石断裂韧性

涉及在石油开发的深层岩土工程中,岩石断裂韧性参数的获取,对工程 设计有着重要的意义。但以往通常采取深井岩芯以获取岩石断裂韧性,成本昂贵,加之在无围压条件下测试,不能反映深部地层的真实性质。在有围压岩石断裂韧性测试数据的基础上,发现断裂韧性与岩石抗拉强度之间存在较好的统计关系,据此利用测井数据建立了预测深部地层岩石断裂韧性的模型。     

基于岩石超低温破裂机理的液氮辅助重复压裂研究

为提高重复压裂裂缝复杂程度,基于超低温作用对岩石物理力学性质的影响,提出了液氮辅助重复压裂技术,并开展了超低温条件下的岩石物理力学性质试验和液氮辅助重复压裂模拟试验。试验发现超低温作用后岩石的剪切强度、抗拉强度以及I型断裂韧性均明显减小;液氮浸泡后岩石表面产生大量微裂缝;液氮辅助重复压裂裂缝没有沿老裂缝延伸,而是发生了转向和分叉,裂缝形态更加复杂。试验结果表明,超低温作用对岩石物理力学性质影响显著,液氮辅助重复压裂技术可以大幅提高重复压裂裂缝复杂程度。     

基于仿真数据的三点弯曲峰值荷载预测方法

三点弯曲试验是广泛采用的抗拉强度参数测试方法之一。通过数值模拟分析发现,岩石三点弯曲峰值荷载与预制裂缝倾角等人为可控因素和杨氏模量、抗拉强度等岩石物性因素都具有正相关关系,而与预制裂缝长度呈现出负相关关系。由于影响因素众多且物理实验工作量大,难以建立多因素数学拟合模型,因此目前尚未有针对峰值荷载的普遍可行的预测方法。基于此,提出在数值模拟的基础上生成大量仿真数据,建立并训练人工神经网络模型,对含预制裂缝岩石三点弯曲试验峰值荷载进行预测。研究表明,基于仿真数据的含预制裂缝岩石三点弯曲峰值荷载神经网络预测模型对于已知数据具有很好的预测性能,并且对于未知数据具有良好的泛化能力和外推能力。     

水力致裂法测定分形裂纹下岩石的断裂韧性

 引入分形几何理论,应用分形方法来描述岩石断裂裂纹的曲折形态,进而建立分形裂纹下的岩石断裂韧性理论模型。在此基础上,应用自主研制的内压法岩样断裂韧性测试系统对不同假设条件下的岩石断裂韧性进行测定。结果表明,分形裂纹模型测试得到的岩石断裂韧性大于直线模型的断裂韧性,这也从理论上证实了目前水力压裂作业中理论计算值常低于施工压力的结论,说明应用该文的模型计算结果更接近实际情况。     

深部斜长角闪岩流变试验及模型研究

以采自金川Ⅱ矿区深部斜长角闪岩为研究对象,采用分级增量加载方式进行松弛试验,并与分级增量循环加、卸载方式蠕变试验进行比较分析。岩石蠕变试验主要反映介质长期强度,而应力松弛试验可证明岩石破裂后具有残余强度。松弛曲线中存在连续型应力松弛和非连续阶梯型应力松弛,非连续阶梯型应力松弛规律与岩石试样中的微裂隙萌生、原有裂隙的扩展有着密切联系。对数据进行深入分析后,利用西原模型研究深部斜长角闪岩的黏弹塑性流变特性。分析拟合曲线与拟合参数的结果可知,西原模型的理论曲线与试验所得的松弛曲线和蠕变曲线都能较好地吻合。该模型可以较好地反映金川Ⅱ矿区深部岩石的流变特性。     

野猫井岩石可钻性钻前预测方法研究

岩石可钻性是石油钻井中钻头优选、钻进参数制定的重要依据，岩石可钻性钻前预测对于提高深井、超深井钻井效率，降低钻井综合成本具有重要意义。目前，国内外关于新探区野猫井的岩石可钻性钻前预测方面的研究很少。现有评价方法不能满足对缺少测井资料和岩心资料的野猫井的岩石可钻性进行钻前预测的需要。因此，在相似构造选择的基础上，提出了一种对野猫井岩石可钻性进行钻前预测的方法。该方法首先应用已钻相似构造井的地震资料、测井资料以及岩心测试资料，建立岩石可钻性钻前预测遗传神经网络模型，然后将神经网络与遗传算法有机结合起来，以神经网络理论为基础，利用遗传算法优化隐含层神经元个数和网络连接权值，最后利用野猫井的地震资料进行岩石可钻性钻前预测。应用该方法对新疆油田MXI井的岩石可钻性进行了钻前预测，预测结果与测井资料评价结果相比，平均相对误差为9．8％。比较结果表明，该方法具有较高的预测精度，是合理的。     

层理页岩水力裂缝扩展规律的相场法研究

准确预测层理页岩水力裂缝扩展路径对于页岩压裂方案优化与压裂效果评价至关重要.基于多孔弹性理论和能量最小化原理建立水力耦合的相场模型,采用交错策略的分离式耦合方法进行求解.通过压裂试验数据对比验证模型的可靠性,同时基于页岩三维水力压裂模拟分析,验证该方法对于模拟不同地应力条件下的水力裂纹扩展问题的适用性.基于该模型,利用...     

碳酸盐岩地层抗钻特性预测方法研究及应用

 碳酸盐岩地层是目前我国富含油气资源的主要地层,其地层抗钻特性参数的准确合理预测是油气资源高效合理开发的重要保证。通过室内岩芯试验,结合现场测井资料,运用数理统计方法研究分析碳酸盐岩地层岩石可钻性、抗压强度与声波时差,塑性系数与泊松比以及地面声波时差与测井声波时差、纵波时差与横波时差的相关关系,建立利用测井资料预测碳酸盐岩地层抗钻特性参数的预测模型。通过室内实测资料对预测模型进行验证,预测精度达90%,能够满足工程需要。利用已建立的地层抗钻特性参数测模型对川东北元坝区块海相碳酸盐岩地层的抗钻特性进行研究和分析,为该地区海相地层钻头类型和钻进参数的优选提供合理依据。     

我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用

论述了深层岩石力学的研究范围、特点，介绍了深层岩石力学的全尺寸钻井模拟试验，地应力、岩石断裂韧性、动静态岩石力学参数获取方法和技术，以及在钻井过程中的井壁稳定预测检测技术、水力压裂的室内物理模拟技术、数值模拟技术等问题的研究进展，并提出了深层岩石力学面临的挑战和需要解决的技术问题。     

页岩油岩石物理及地震响应特征分析

我国的陆相盆地蕴藏着巨大的页岩油资源。针对页岩油地球物理预测方法研究,以渤海湾盆地济阳坳陷为研究对象,利用已取得的生产数据及重点井取心资料进行单井评价,验证了页岩油高自然伽马、中子密度、电阻率及低密度的地球物理测井响应特征;根据研究区页岩油储层的矿物组成,建立页岩油岩石体积模型,针对有机碳含量(TOC)进行岩石物理模拟分析,研究页岩油TOC含量与岩石物理参数之间的相关性,发现纵、横波速度和密度都有随TOC含量增加而减小的趋势;利用叠前地震数据,结合测井资料对单井进行AVO正演模拟,分析了储层厚度、有机质含量等对AVO响应特征的影响。     

中国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用

论述了深层岩石力学的研究范围、特点，介绍了深层岩石力学的全尺寸钻井模拟试验，地应力、岩石断裂韧性、动静态岩石力学参数获取方法和技术，以及在钻井过程中的井壁稳定预测检测技术、水力压裂的室内物理模拟技术、数值模拟技术等问题的研究进展，并提出了深层岩石力学面临的挑战和需要解决的技术问题。     

围压下的泥岩断裂韧性测试

根据围压条件下的断裂力学理论,对泥岩进行了不同围压和不同泥质含量条件下的人工岩样断裂韧性测试.在进行大量实验测试的基础上,利用ANSYS软件计算断裂韧性数值.通过回归分析表明,断裂韧性与围压、泥质含量有较好的线性统计关系.较好地解决了水力压裂设计所需的断裂韧性这一重要参数的获取,有利于提高压裂设计、预测的精度.     

水压致裂法测定岩石的断裂韧性

提出了一个利用液体压力对空心厚壁圆柱形岩样进行压裂而测定岩石断裂韧性的简单方法，在自行设计加工的岩样制备和断裂韧性测试装置上，对部分砂、页岩试样进行了测试。通过对岩样破裂面和声发射曲线的分析，对水力压裂过程中岩石破裂的有关机理进行了探讨。     

胜坨油田岩石三轴抗压强度的多元回归分析

针对胜坨油田高含水期出砂严重的实际情况，对该油田的储层砂岩进行了岩芯三轴抗压强度试验，获得了可靠的试验数据。通过对测井数据和岩芯试验数据分析比较，选择了几个与岩石三轴抗压强度密切相关的数据作变量，通过不断引入重要变量、检验旧变量和剔除不重要变量的方法，进行多元逐步回归分析，建立了岩石三轴抗压强度与井深、岩石密度、孔隙度、声波时差、杨氏模量等数据的回归关系式，用于现场计算地层岩石三轴抗压强度和指导防砂、压裂等油田开发措施的实施。     

基于强度参数脆性指数的岩石Ⅰ型断裂韧度评价

在试验数据收集基础上,选取3种典型强度脆性指数作为考察对象,建立Ⅰ型断裂韧度与脆性指数之间的线性关系,得到基于不同脆性指数的岩石Ⅰ型断裂韧度参数化模型。通过引入交叉验证法获得准确的模型参数,并对模拟结果进行检验,评价各模型的适用性和相互之间的差异。结果表明:3种评价模型在评价和预测岩石Ⅰ型断裂韧度上均有很强的可靠性,可以借助脆性指数评价岩石的Ⅰ型断裂韧度;3种模型的评价和预测精度存在一定差异,总体来看,基于莫尔圆脆性指数的评价模型优于压拉强度脆性指数评价模型和抗压强度脆性指数评价模型,从而证明Ⅰ型断裂韧度是岩石综合力学性质的体现,利用多强度指标建立评价模型将会获得更准确、合理的Ⅰ型断裂韧度值;由于抗压强度获取便捷,利用其建立的评价模型也具有较高的评价精度,在要求快速评价时,可优先考虑选择基于抗压强度脆性指数的岩石Ⅰ型断裂韧度评价模型。     

基于粒子群算法和广义回归神经网络的岩爆预测

 岩爆是岩石深部开挖中一种常见的工程地质灾害。为评价岩爆发生的可能性,提出一种基于粒子群算法和广义回归神经网络模型(PSO-GRNN模型)的岩爆预测方法。该方法利用已有岩爆数据,通过神经网络技术建立回归模型,采用粒子群算法对模型参数进行优化,减少人为因素对神经网络设计的影响。据此方法,在能量理论的基础上,选取洞壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为主要影响因素,利用国内外26组已有工程数据建立岩爆预测的PSO-GRNN模型。通过对苍岭隧道和冬瓜山铜矿岩爆预测的工程实例分析验证该方法的可行性和适用性。所提方法可为类似工程的岩爆预测提供参考。     

燃爆强加载条件下油井破裂压力试验研究

 针对燃爆压裂设计中难以定量确定强动载条件下破裂压力的问题,利用“岩石动态损伤模拟试验装置”对3种抗拉强度岩心进行5种加载速率下的19组岩石冲击开裂试验;经试验验证该装置可模拟定压供给边界条件下中心一裸眼井的油藏条件,并直接对小型岩心试样中模拟井孔进行水压冲击破岩试验,且可形成153.17 MPa/ms以内的加载速率,完全可以模拟燃爆压裂的实际情况。经过对试验数据回归分析,发现动/静破裂压力差值与加载速率呈现很好的对数关系,经验证该回归模型计算误差为0.95%,具有较高精度;该研究成果可为燃爆压裂设计中的最低峰值压力确定提供指导,对提高该增产措施的普适性和成功率具有一定指导意义。