利用录井技术计算页岩脆性含量的方法

页岩气储层的岩石力学特性对开发影响极大,进行页岩脆性评价方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计工作提供技术支撑。在总结现有的利用敏感元素与矿物两种方法进行页岩脆性计算的同时,分析了两种方法进行脆性计算的优缺点。通过研究,利用数据建模根据地层元素丰度反演矿物含量这种方法误差小,测量准确,也具有较好的应用效果,尤其在EY1井水井沱组应用效果非常好。     

渝东南龙马溪组下部页岩岩石学特征与优质储层形成机理

以渝东南綦江、南川、石柱及涪陵的龙马溪组下部页岩为例,通过X射线衍射、氩离子抛光-场发射扫描电镜、TOC、脆性力学、高压压汞实验、低温氮吸附实验等测试手段,综合探明页岩储层矿物组分、有机质特征、孔隙特征、力学脆性等岩石学特征,对储层进行岩石学角度的评价,并讨论岩石学特征对优质储层形成的影响。结果显示:龙马溪组下部页岩储层岩石矿物组分可以分为以石英为主的脆性矿物和以伊利石为主的黏土矿物,底部脆性矿物含量更高;TOC平均值高于2%,达到过成熟阶段;孔隙类型复杂,识别出有机质纳米孔、黏土矿物片状孔、骨架矿物溶蚀孔等多种形貌-成因孔隙,纳米孔提供了主要的比表面积和储集空间;孔隙形貌复杂,发育平行板状等多种形态类型;岩石力学脆性较好,有利于微裂隙发育与压裂造缝。研究区龙马溪组下部页岩形成于深海陆棚相,经历了晚成岩作用阶段,矿物组分适宜,纳米孔、微裂隙发育,具有较好的力学脆性,是具有特殊岩石学特征的优质页岩气储层。页岩储层的岩石物质组成特征是优质储层形成的基础,从岩石学特征的角度对储层展开研究,对探究页岩储层的物性成因及其受控因素具有重要意义。     

利用横波各向异性评价含煤页岩气储层压裂缝高度——以新场地区须家河组五段为例

对比井筒内压裂前后地层横波各向异性的变化,能够直观、有效地评价及检测压裂缝高度。因此,采用该方法对川西坳陷新场地区须家河组五段含煤页岩气储层压裂缝高度进行了评价,结果显示,岩石脆性矿物含量高、岩石弹性模量高、天然裂缝发育程度高的储层段容易被压裂,压裂缝系统产生的地层横波各向异性更强,同时压裂缝也更容易发生垂向延伸,而脆性弱的煤层、碳质页岩层对压裂缝的垂向延伸具有较强的终止作用。建议在类似地质条件下的储层改造方案中充分考虑煤层及碳质页岩层的发育情况,优选射孔及压裂施工深度段,最大程度地改造储层。     

页岩储层可压性评价关键指标体系

从美国的页岩压裂作业经验看,压裂后产能高的气井并非压裂过程复杂、破裂压力高的地层,而是可压裂性好的地层。借鉴美国典型页岩气田的成功压裂经验,从地质评价指标、页岩体积压裂评价指标和工程技术评价指标三方面探索国内页岩可压性评价体系,对页岩气储层的地质特点进行评价,确定总地质储量、地质"甜点"区、成熟度等;获得储层岩石的脆性参数、天然裂缝、地层倾角、地应力等数据,对储层形成体积裂缝的可行性进行评价;探讨压裂增产的方式、射孔方式、压裂液性能等工程技术指标。从中优选影响储层可压性的主导因素,挑选出最能直接反应页岩地质力学可压性的指标,建立一套适合国内复杂地质和工程条件下的页岩气储层可压裂性评价指标体系,为构建页岩可压性评价模型与风险控制方法提供参考指标。     

酸处理降低地层破裂压力的计算分析

针对超深储层的破裂压力很高,对压裂施工设备的功率和承载能力要求更高,在施工安全上存在一定隐患的实际,研究了超深储层的破裂压力模型以及利用岩石力学性质的酸敏性,采取酸化预处理降低地层破裂压力,建立了射孔井筒破裂压力预测模型,分析了酸化预处理降低地层破裂压力机理.利用西部某深层气藏岩样室内酸处理前后岩石弹性模量、泊松比和岩石抗压强度变化结果,计算了该气藏酸处理前后的破裂压力,结果表明酸预处理后破裂压力大幅下降,对降低压裂施工压力有重要作用.为在现有工程条件和技术条件下,准确预测破裂压力和施工压力、合理选用施工设备、降低储层改造的工程风险提供了方法.     

井下低频脉动水力压裂技术参数优化及现场应用

对于地层压力高、岩石破裂压力大的储层,水力压裂施工面临井口泵压大、设备要求高的难题。井下低频脉动水力压裂技术通过在井底产生低频脉动,可以显著降低岩石起裂压力和延伸压力,提高压裂增产效果。通过室内实验以及理论计算,对低频脉动水力压裂技术的脉动频率及脉动压力幅值两个关键参数进行了优化。结果表明:当脉动频率为20 Hz时,岩石的破坏最为严重; 脉动频率越高,振幅衰减越快; 岩石的抗压强度与脉动压力幅值成反比,幅值越大,岩石的抗压强度越低。最后,在陕北地区低渗透油田进行了3口井的低频脉动水力压裂现场试验。试验结果表明,低频脉动水力压裂后的试验井与相邻常规压裂井相比,砂堵问题明显减少,且在降低施工压力方面具有显著效果。     

湖相细粒沉积岩成分对可压裂性的控制作用

湖相细粒沉积岩的成分普遍存在差异,这种差异使得岩石在可压裂性的控制规律上存在明显的不同.本论文以岩石力学实验为基础,对我国东部中新生界湖相细粒沉积岩的可压裂性进行评价,认为细粒沉积岩的可压裂性随长英质矿物或碳酸盐矿物含量的增多均呈先减弱后增强的趋势.黏土矿物和有机质含量增多一般会降低细粒沉积岩的可压裂性,但随成岩作用增强,塑性较强的高岭石和蒙脱石向硬脆性较高的伊利石和绿泥石转化,岩石的脆性增强,可压裂性变好.研究结果表明:长英质矿物或碳酸盐矿物的质量分数小于30%时,可压裂性与该矿物含量呈负相关或相关性较弱;质量分数高于30%时,呈良好的正相关.钙质生物碎屑对裂纹的扩展具有促进作用,而长英质颗粒和以微晶或细晶形式发育的碳酸盐矿物则会为阻碍裂纹的单向扩展,使裂纹尖端方向容易发生偏转,利于发育复杂有效的网状缝而提高细粒沉积岩的可压裂性.     

非常规储层体积改造中岩石脆性特征的判别方法

水平井钻井+体积改造技术是非常规领域实现突破的关键。研究储层的脆弹性特征是储层是否适合体积改造的核心问题,通过岩石力学分析、全岩分析及核磁扫描等方法,建立岩心剪切破坏观察、脆性指数计算、断裂韧性计算和岩心CT与岩石力学结合的一套用于评价储层脆性特征的综合研究方法。     

多煤层合层水力压裂关键技术研究

为了开发单层较薄、间距较小的煤层群中的煤层气资源,采用"加密射孔(煤层段16孔/m,夹层段32孔/m)+封堵球多级压裂法"对西山煤田8#和9#煤层及所夹的"虚拟储层"进行了合层压裂.结果表明:合层水力压裂时"虚拟储层"能否破裂在于"虚拟储层"段与煤储层间的孔眼摩阻的差值能否满足"虚拟储层"与煤层的抗拉强度的差值.当采用逐级加排量能使"虚拟储层"段破裂时,排量的大小控制着煤层段和"虚拟储层"段的泵注液量,水平地应力的大小和方向、煤岩的弹性模量和泊松比决定了裂缝延伸形态;当不能使"虚拟储层"段破裂时,实施"封堵球"技术,根据所建模型确定出投球数不大于40个.当排量达到最大8.2m3/min时,压力虽有上升,但不能使"虚拟储层"破裂;使用"封堵球"技术,部分孔眼堵塞,压力急剧上升至30MPa,"虚拟储层"破裂,平均921.5m3/d排采数据验证了这一压裂工艺的可行性.     

测井技术在页岩气储层力学性质评价中的应用

测井技术在页岩气储层力学性质评价中有着非常重要的作用。利用声、电成像以及阵列声波等测井方法可以进行页岩气储层的地应力、岩石力学参数分析。通过地应力和岩石力学参数的分析,可以指导水平井钻井方向、压裂作业方式的选择,并且监控及评价压裂效果,为提高页岩气储层产量提供有力的支撑。本文总结了声、电成像、阵列声波等几种测井方法在页岩气储层力学性质评价方面的应用及意义,并分析了各种测井方法的局限性和适用条件,说明了结合这几种测井方法可以有效地评价页岩气储层的力学性质。     

利用综合甜点对YDN地区龙马溪组页岩储层进行可压性评价

依据YDN区块的开发特性,综合地质甜点和工程甜点因素,评价其含气潜力和易改造潜力,从而确定有利的压裂井段。选定TOC含量、孔隙度及岩石力学参数表征储层的含气性和压裂难易程度,利用地质甜点指数、工程甜点指数确定研究区的地质甜点段和工程甜点段,依据综合甜点指数确定有利压裂区域。该区域产量贡献率最高,压裂效果良好。     

利用元素俘获测井评价致密砂岩岩性及有效性

地层孔隙度的准确计算是储层综合评价与预测、储量计算、产能评估的基础。矿物含量与岩石骨架密度紧密相关,因此可以根据元素俘获谱测井所得到矿物成份及含量来计算岩石骨架值、识别岩性,并结合密度测井重新计算储层的孔隙度,进而判别裂缝的有效性。通过在大北克深地区孔隙度计算、裂缝有效性评价中的应用,该方法获得了较好的效果。     

长宁地区龙马溪组页岩气储层测井解释评价

四川盆地长宁地区地质构造复杂,广泛发育浅海陆棚相沉积的黑色页岩,区内龙马溪组页岩气储层表现出高自然伽马、高声波时差、高中子、低密度的测井响应特征。针对此特征,利用ECS和ELAN-PLUS测井进行矿物成分、有机碳总量、储层物性的解释评价。研究表明,该区龙马溪组中下部发育有优质页岩储层,总厚度达33.4 m,孔隙类型以基质孔隙为主,脆性矿物含量及有机碳总量较高,有开发潜力。     

龙马溪组页岩可压性实验评价

针对目标区块龙马溪组露头制作岩样,分别进行矿物组分测量、岩石力学测定及水力压裂实验,以验证目标区块页岩的可压性。测得储层岩样平均脆性指数为56.65,水平应力差异系数为0.11,可知该层在进行水力压裂时能形成复杂的裂缝网络。通过岩样水力压裂破坏实验,发现岩样水力压裂后裂缝条数较多,平均为38条,裂缝网络较复杂。最后验证了该层页岩良好的可压性,在水力压裂施工时可以形成复杂缝网。     

基于测井和压裂资料的储层三向地应力求取方法

利用相关测井资料计算储层岩石的动态力学参数,并通过室内岩石力学三轴实验将动态的岩石力学参数转化为水力压裂工程可用的岩石力学静态参数,提出储层三向地应力剖面的计算方法.以义H井为例,计算连续的岩石静态力学参数和地应力剖面.     

偶极横波资料在低孔低渗储层改造中的应用

水力压裂至今一直是低孔渗储层改造的最有效措施。为了提高低孔渗油田压裂开发的整体效益和效果,为油层改造有针对性地提供施工层位和准确的储层参数,本文以胜利油气区渤南-孤北地区中生界、上古生界的低孔低渗储层为研究目标,探索、研究偶极横波测井资料在低孔低渗储层评价及改造中发挥的作用。本文充分利用偶极横波测井资料提供的纵、横波数据,结合其他常规测井资料及压裂、试油资料,建立适合本区低孔低渗油藏特性的岩石力学参数计算模型和压裂预测模型,对所改造层位进行压裂高度及施工压力参数预测,为优选压裂层位和方案设计提供依据。现场应用表明,本文提出的方法预测结果与现场压裂、试油验证结果一致性较好。     

基于纳米压痕技术的岩石力学参数评价

为评价使用小岩心样品获取岩石力学参数,计算岩石脆性指数的可靠性,提出基于纳米压痕实验技术获取岩石力学参数的方法．使用1 mm×1 mm的小尺度岩心碎样或岩屑获得岩石的力学参数,通过纳米压痕技术进行矿物相分析和压痕实验,利用卷积方法进行尺度升级,求取宏观力学参数．采用该方法对致密油岩屑样品的力学实验结果与岩心柱塞的三轴岩石力学实验结果相比,误差绝对值小于10%,满足脆性指数计算的需要．纳米压痕技术可使用岩心碎样或岩屑获得岩石力学参数,为脆性指数评价的实验参数获取提供了新的技术方法．     

断陷湖盆细粒沉积岩岩相类型及储层特征——以东营凹陷沙河街组和沧东凹陷孔店组为例

以渤海湾盆地南部东营凹陷沙河街组三段-四段和沧东凹陷孔店组二段细粒沉积岩为研究对象,通过厘米级岩心观察描述、岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜观察、地球化学测试、岩石力学及压裂模拟实验等方法明确了细粒沉积岩的基本特征、划分了岩相类型、对储层基本特征进行分析,认为断陷湖盆细粒沉积岩发育多种岩相类型,不同凹陷岩相类型存在差异,储层孔隙和裂缝类型多样,可压裂性较好.结果表明:黏土矿物质量分数普遍小于30%,碳酸盐质量分数大于30%.纹层状(粉砂质、云灰质)细粒混合沉积岩最为发育,东营凹陷典型岩相类型为纹层状灰岩相、页状黏土岩相,沧东凹陷典型岩相类型为纹层状白云岩相、块状白云岩相.层间缝、构造缝、粒间孔、粒内溶孔、晶间孔是最主要的储集空间类型.岩石力学特征方面表现出较高杨氏模量(平均为20GPa)、较低泊松比(平均为0.242)、较低断裂韧性(平均为0.26 MPa·m(1/2))、脆性指数整体较高(集中在40~60)等特征.     

煤层气井高破裂压力因素分析及解决措施

以沁水盆地某区块68口压裂施工井中的8口失败井为研究对象,分析18次施工改造成功率仅78%的主要原因是煤储层破裂压力较高。造成破裂压力高的主要原因是射孔不够完善及地层滤失严重、施工过程中砂比使用不恰当以及煤储层自身的低杨氏模量和高泊松比。提出了3种解决措施:压裂施工过程采用大尺寸套管注入;研发适合煤储层压裂的高效压裂液体系,提高液体密度,增加井筒液柱压力;结合生产实际,采用高孔密、螺旋布孔方式使孔眼与裂缝起裂平面夹角最小从而降低破裂压力。此研究为煤层气井压裂提供了技术支持。     

海相页岩有效产气储层特征——以四川盆地五峰组—龙马溪组页岩为例

综合分析五峰组—龙马溪组页岩气储层特征,采用TOC值、孔隙度和含气量为含气性评价参数;脆性矿物含量为可压裂性评价参数来评价页岩气储层.以四川盆地SG区块为例,开展水平井段储层的精细评价与产量关系分析,建立该区块更为细化的储层分类标准,识别出有效产气储层.研究结果表明:五峰组—龙马溪组页岩气储层具有"四高"特征,即高TOC值(TOC≥2.0%)、高孔隙度(≥3.0%)、高含气量(≥2.0m~3/t)和高脆性矿物质量分数(≥40%),它们是页岩气储层评价的关键参数;SG区块页岩气储层类型可以细分为5类,其中Ⅰ类+Ⅱ类储层与单井产量关系最为密切,是该区块的有效产气储层;Ⅰ类+Ⅱ类储层关键参数特征为TOC≥4.0%、孔隙度≥5.0%、总含气量≥4.5m~3/t、脆性矿物质量分数≥60%,它们主要分布在龙一11小层的下段和中段;建议可进一步优化该区块水平井钻井轨迹,将水平井靶体位置放在龙一11小层中、下段,以提高有效产气储层钻遇厚度,达到提高单井产量并实现页岩气高效开发.