岩石弹性变形中孔隙度变化的研究

从两方面研究了弹性变形中孔隙度的变化情况。首先，借助于岩石的4个压缩系数及其相互关系，从理论上证明了孔隙度的变化与净围压有直接的关系，即若净围压不变，孔隙度也不会改变；反之，孔隙度将变化。另一方面，从实验角度用反证法证明了弹性变形中孔隙度是变化的，即先假设孔隙度不变，推导出岩石骨架颗粒压缩系数的表达式，再借助于实验数据将计算值与实测的岩石骨架颗粒压缩系数值对比，若两者相差特别大，则原假设就不成立。理论与实验计算结果都表明，在一般情况下，岩石在弹性变形过程中，孔隙度是变化的，孔隙度不变性原则并不成立，因而孔隙度校正是有依据的。     

柴西地区变围压条件下储层物性变化规律

利用柴达木盆地西部地区16个砂岩样品进行变围压实验,对砂岩储层中围压与孔隙度、渗透率及岩石孔隙压缩系数的关系进行研究。结果表明：当围压升高时,岩石颗粒重新排列,体积缩小;当围压降低时,岩石颗粒体积恢复,排列样式不会恢复;围压的变化对常规储层影响较大,对低渗透储层影响较小,渗透率变化幅度取决于喉道改变程度。岩石孔隙压缩系数随着围压的升高而降低,两者之间存在指数函数关系,建立了围压与岩石孔隙压缩系数的经验公式,该公式对柴达木盆地西部地区油藏工程研究具有一定的指导意义。     

考虑压敏和滑脱效应的低渗透气藏渗流规律研究

在油气藏开采过程中，由于地层压力的下降，储层在有效应力的作用下就会发生变形，引起渗透率的变化。文中通过实验研究了天然岩心孔隙体积、孔隙度、克氏渗透率、空气渗透率、岩石压缩系数与净围压的关系。实验结果表明，随着净围压的增加，孔隙体积和孔隙度逐渐减小。但净围压较大时，孔隙度和孔隙体积的下降幅度减小。通过实验测得的克氏渗透率与空气渗透率两组数据可以看出，克氏渗透率小于空气渗透率，说明低渗气藏的确存在滑脱效应，而且滑脱效应受净围压的影响。压缩系数随着净围压的增大而减小，且下降幅度越来越小，这与孔隙压缩规律相似。在此基础上，经理论推导给出了考虑气体滑脱效应和压敏效应的渗流方程。     

油藏工程重要参数岩石压缩系数计算方法分析

探讨Hall公式与Newman公式的适用条件;分析多种文献中实测岩石压缩系数,找出岩石压缩系数与有效覆压及孔隙度的数量关系;从定义上推导岩石压缩系数的理论计算公式。     

岩石压缩系数与孔隙度的关系

岩石压缩系数与孔隙度的关系问题是一直没有得到很好解决的理论问题 ,传统的经验公式示出岩石压缩系数随孔隙度的增大而减小。本文应用多孔介质力学的有关理论 ,推导出了岩石压缩系数与孔隙度之间的理论关系式。该关系式表明 :岩石的压缩系数随孔隙度的增大而增大 ;岩石压缩系数受成岩矿物硬度的影响 ,矿物硬度越大 ,岩石的压缩系数越小。上述研究成果对油藏工程研究具有重要意义。     

一种快速确定储层岩石压缩系数的方法

目前确定岩石压缩系数的经验公式(Hall图版法和Newmen经验公式法)仅考虑了岩石压缩系数与岩石孔隙度的变化关系,导致计算结果与实际情况有较大的偏差。从影响岩石压缩系数变化的主要因素入手,研究了岩石压缩系数与孔隙度和地层压力的变化规律,并利用EXCEL多元回归数据分析方法建立了相应的函数公式,计算储层的岩石压缩系数。实例应用表明,利用新方法建立的储层岩石压缩系数函数公式计算结果相对误差较小,计算结果更加合理且方法简便快捷,易于操作。     

岩石压缩系数与孔隙度的关系

岩石压缩系数与孔隙度的关系问题是一直没有得到很好解决的理论问题，传统的经验公式示出岩石压缩系数随孔隙度的增大而减小。本应用多孔介质力学的有关理论，推导出了岩石压缩系数与孔隙度之间的理论关系式。该关系式表明：岩石的压缩系数随孔隙度的增大而增大；岩石压缩系数受成岩矿物硬度的影响，矿物硬度越大，岩石的压缩系数越小。上述研究成果对油藏工程研究具有重要意义。     

地层上覆压力下物性参数特征研究

由于净上覆压力在油田开发过程中变化幅度较大,因此对净上覆压力下物性参数特征的研究就显得尤为重要。利用CMS-300岩心自动分析仪模拟地层上覆压力的变化过程,研究油藏岩石渗透率、孔隙度和孔隙体积压缩系数随净上覆压力的变化关系,得出了各参数的变化规律,给出了它们之间的回归表达式,并从岩石孔隙结构特征和岩石骨架特征等方面进行了机理性分析。研究表明,在净上覆压力作用下,岩石渗透率和孔隙度变化程度不同,低渗透岩石的渗透率比其孔隙度的变化率更大,而低孔隙度岩石的孔隙体积压缩系数变化幅度较大;同时,幂律关系能较好地描述上述变化特征。     

地层条件下岩石孔隙度变化研究

根据岩石孔隙度定义，借助于岩石的压缩系数及其相关关系，导出了地层中假定上覆压力不变条件下孔隙度随地层压力变化的计算表达式。从理论上证明了岩石在弹性形变过程中，孔隙度是变化的。低孔岩石具有较高孔岩石更强的应力敏感性。随地层压力的下降，岩石孔隙度绝对变化量不大。     

注采过程中岩石物性参数变化规律研究

目前我国许多油气藏采用保压开采措施生产，对部分衰竭油气藏进行储气库改造措施。油气藏流体反复注采，使得孔隙内外压差不断变化，导致岩石压缩系数、孔隙度、渗透率等物性参数也在不断发生变化。本研究采用人造岩心，经过反复升降围压实验对岩石压缩系数、孔隙度及渗透率进行了测试。研究结果表明，岩石物性参数随压力的变化而变化。岩石孔隙度不同．其它参数变化规律不同：渗透率随压力循环升降存在滞后效应。     

低渗砂岩储层岩石应力敏感实验与理论研究

Terzaghi有效应力是外应力减去内压的差值，因此，增加同样大小的围压和降低同样大小的内压其有效应力的变化大小是一样的。实验室通过改变外压来改变净应力，和实际开采过程中围压不变降低孔隙流体压力改变净应力，测定的孔渗随净应力变化的结果是一样的。改变外压测定孔渗随净应力变化，得到的结论是低渗岩心比中高渗岩心对净应力和有效应力更敏感，而孔隙度对它们均为弱敏感。通过引入双重有效应力理论，对开采过程中有效应力随净应力的变化关系进行了重新校正和评价。结果表明，低渗岩心虽比中高渗岩心对有效应力更敏感，在衰竭开采过程中，净应力变化虽然很大，有效应力的变化率非常小，导致低渗透砂岩储层渗透率和孔隙度基本不变。     

甲烷气渗流作用对煤岩强度的影响

煤层气井在排采生产阶段,由于甲烷的不断脱附、渗流,煤层孔隙压力和有效应力逐渐发生变化,煤岩力学强度减弱,进而对储层孔隙度、渗透率,甚至井壁稳定性均有一定影响。对煤层气在煤层间的渗流过程与煤岩的力学性质间的耦合关系进行了室内实验,为煤层气井完井、开发等方案制定提供了理论支持。声波发射实验和单轴/三轴抗压实验结果表明,随着CH4流经煤岩岩心时间的延长,煤岩弹性模量逐渐降低,表明煤岩力学强度下降。单轴/三轴抗压实验表明,煤岩的弹性模量和最大抗压强度随围压的下降而减小,且在高围压条件下下降较慢,低围压条件下下降较快。该结果表明,在煤层气生产一定时间后,井下煤层可能产生坍塌、掉块而影响生产作业。     

等效深度法并不等效

利用岩石力学理论研究了岩石的变形机制问题。岩石的孔隙度是骨架颗粒排列方式和粒度分布的函数,与粒度大小无关。岩石孔隙度变化曲线可以分成压实阶段和压缩阶段。压实阶段的孔隙度变化与应力有关,压缩阶段的孔隙度基本为常数,与应力无关。石油地质学一直把压缩阶段称作欠压实阶段,把孔隙度不再减小认为是孔隙憋压所致,并用等效深度法计算了地层压力的大小。实际上等效深度法并不等效,该方法把孔隙度视为地层压力的函数是缺乏理论根据的。用等效深度法计算得到的压缩阶段地 层皆为异常高压的认识也是不符合实际的,用等效深度法预测地层压力没有任何的实际意义,会误导相关内容的研究。     

Characteristics of fluid substitution in porous rocks

Analysis of the effect of changes in fluid properties of rocks on the compressional-wave velocity VP and shear-wave velocity Vs is very important for understanding the rock physical properties, especially in oilfield exploration and development. The fluid substitution process was analyzed by using ultrasonic measurement and theoretical calculations. The results showed that the effect of fluid substitution on the rock elastic modulus was mainly controlled by fluid properties, saturation, and confining pressure. For a rock with specific properties and porosity, the result of theoretical prediction for fluid substitution accorded with the experimental result under high confining pressure （higher than 60 MPa for our experimental data）, but failed to describe the trend of experimental result under low confining pressure and VP predicted by Gassmann＇s equation was higher than that measured by experiment. A higher porosity resulted in stronger sensitivity of the bulk modulus of saturated rocks to the change of fluid properties.     

储集层岩石的压缩系数公式——回应王厉强博士

体积法测量的岩石压缩系数普遍偏高,是由于岩心与封套之间的微间隙所致。弹性模量法克服了微间隙的负面影响,测量的结果比较合理。岩石的压缩是因为骨架的压缩所致。岩石孔隙压力降低,骨架应力增加,因而骨架被压缩,并带动孔隙一起被压缩。骨架不会因为孔隙压力的降低而膨胀。当孔隙度为0时,孔隙体积的压缩系数当然为0.     

岩石孔隙度地下压缩校正方法

岩石孔隙度的地下压缩校正对于石油地质储量的计算有着重要的意义。在岩石孔隙压缩理论研究的基础上，根据压缩系数的概念，通过严格的数学推导，提出了三种孔隙度地下压缩校正方法，并利用油田实际覆压下的岩石孔隙度压缩实验资料进行了分析验证。结果表明，三种方法对于全区砂岩孔隙度的地下压缩校正是可行的，并具有普遍应用价值。     

低渗透储层岩石覆压实验变形特征分析

对于低渗透储层岩石而言,基于岩石受力变化后发生线弹性变形的假设与实验结果并不相符。为此,采用CMS300覆压测试、岩石力学性质测试、压汞以及铸体薄片观察等实验手段对低渗透储层岩石覆压变形特征进行分析,结果发现实验岩样在应力增大的整个过程中发生的是软塑性变形→弹性变形→塑性变形过程。低渗透岩石在覆压实验中表现出的强应力敏感性是由其变形特征决定的,岩石在覆压增大的初始阶段发生微量软塑性变形是造成渗透率大幅下降的主要原因,其与低渗透岩石的泥质及胶结物含量较高、孔喉通道狭窄有关。基于实验研究结果,定义了新的岩石应力敏感系数来表达渗透率与有效覆压的关系,与实验数据有更好的相关性,并且能够方便地将任意常规岩样渗透率转换成储层条件下的渗透率,具有实际的工程应用价值。     

致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法

研究致密碎屑岩储层岩石破裂特征及脆性评价方法对致密油压裂优化设计具有重要意义。文章以辽河盆地沙河街组致密碎屑岩储层为例,开展了不同岩性岩石的三轴压缩实验,分析了宏观破裂行为和压后岩石显微裂缝的发育类型,通过对比常规的弹性参数法和矿物组分法等脆性评价方法,建立了基于三轴压缩破裂过程中能量守恒的新脆性评价方法。实验表明,岩石破裂特征受控于岩石脆性和岩石所处的围压条件。一方面,脆性较强的岩石主要发育穿晶张裂缝,随着脆性程度减弱,裂缝数量逐渐减少,类型则以晶内裂缝为主;另一方面,随着围压增加,压裂后岩石内部微裂缝类型从穿粒张裂缝向晶内裂缝过渡,说明围压极大地抑制了微裂缝的扩展。传统弹性参数法表征的脆性结果与实验描述的脆性破裂特征相反（即脆性指数高,而岩石破裂程度差）,而矿物组分法不能描述不同围压下岩石的脆性程度。本文提出的新脆性评价方法,可以连续地描述岩石从超脆性到韧性变形的力学演化过程,脆性指数不仅与峰前的杨氏模量有关,而且还与峰后应力降梯度（软化模量）有关。利用该方法表征了不同围压下致密砂岩脆性程度,其结果与实验描述岩石脆性破裂特征相符合,证实了方法的可行性。