泥页岩储层可压裂性分析及压裂高度预测方法研究

泥页岩储层可压裂性分析是泥页岩储层研究的重点与难点.以苏北盆地阜四段泥页岩及四川盆地大安寨组泥页岩储层为研究对象,采用测井、录井信息相结合的方法分析得出能够表征泥页岩可压裂性的参数主要有脆性矿物含量(Xx)、脆性系数(IB)、自然伽马(GR)、密度(DEN)、钻时曲线(TDC)、泊松比(μ)、弹性模量(E)等,可定性划分泥页岩储层可压裂级别.运用层次分析法提取了可压裂评价系数ICR,依据ICR值可定量识别可压裂级别;制定了压裂高度计算准则及流程;综合建立了泥页岩储层可压裂级别评价及压裂高度预测方法,为泥页岩储层有效开发提供了关键依据.     

杭锦旗锦58井区盒1储层混合水压裂研究与实践

杭锦旗锦58井区属致密低孔气藏,需压裂才能建立有效产能。该井区盒1储层岩石脆性指数高,储层砂体跨度大,层内发育多套气层,气层之间发育有薄泥岩隔夹层;对比国外非常规油气藏开发经验,分析了锦58井区盒1储层混合水压裂的适应性,认为杭锦旗锦58井区具备开展混合水压裂试验的地质条件。结合锦58井区盒1储层特点,优化了混合水压裂施工工艺参数,对压裂液进行了优选,现场试验增产效果较好。     

渤海湾盆地沾化凹陷陆相页岩储层岩石力学特征及可压裂性研究

页岩储层的岩石力学性质与可压裂性对页岩油气的开发具有重要影响。目前对于陆相页岩的岩石力学特征和可压裂性方面的研究较少。利用X射线衍射和岩石力学实验等方法，测试沾化凹陷沙河街组陆相页岩全岩矿物组分、在不同成熟度、不同围压条件下的抗压强度、杨氏模量和泊松比等力学参数，并且对页岩储层的可压裂性进行了分析。页岩矿物成分主要为碳酸盐矿物，平均为44.93%，脆性矿物含量稍高于黏土矿物，分别为30.98%和24.09%；单轴压缩时页岩多为劈裂式破裂，易形成缝网；加围压后破坏形式变为剪切式，抗压强度、杨氏模量和泊松比均增大，可压裂性降低；页岩可压裂性与加热温度，即热成熟度呈正相关。综合考虑页岩矿物成分、力学性质、成岩作用和围压等因素，建立可压裂系数数学模型，可对页岩储层的可压裂性进行定量评价，为压裂选层提供依据。      

复杂储层岩石脆性分析及应用研究

脆性指数(BI)是储层压裂评价的一个重要参数,复杂储层往往具有矿物成分多样、结构致密等特点,与页岩油气开采有一定的相似性,其脆性主要受矿物含量和含水饱和度等因素影响。脆性指数根据获取方式不同,定义也不同,有基于矿物组成的,也有基于弹性模量(E)和泊松比(ν)。从孔裂隙介质弹性波动理论出发,系统分析了各因素对岩石脆性指数影响,给出弹性模量和泊松比定义的脆性指数由页岩推广至致密砂砾岩的理论基础。通过对比致密砂砾岩储层压裂前后脆性指数特征,研究脆性指数对储层压裂的指导意义,为压裂效果的评价提供技术支持。     

致密储层敏感弹性参数叠前同步反演方法

杨氏模量和泊松比是表征致密储层脆性的重要弹性参数,而Gassmann流体项则是地震流体识别中常用的流体因子。利用叠前地震反演方法从叠前地震资料中同步获取此类参数是可行且有效的途径。为此,针对致密储层预测及流体识别的需要,提出了一种致密储层敏感弹性参数叠前同步反演的新方法。在孔隙弹性介质反射系数近似方程的基础上,通过重新组合变化,推导出包含杨氏模量、泊松比、Gassmann流体项及密度参数的纵波反射系数方程,建立起了杨氏模量、泊松比、Gassmann流体项及密度反射率与纵波反射系数间的线性关系。在此基础上,采用基于贝叶斯理论的弹性阻抗反演技术,提出了杨氏模量、泊松比、Gassmann流体项及密度参数的叠前同步反演方法。模型数据试算和实际资料测试结果均表明,所提出的方法能够从叠前地震资料中稳定地获取致密储层的敏感弹性参数,为此类储层的预测及流体识别提供了一种可靠的技术途径。     

松辽盆地致密砂岩气藏水平井多级压裂的现场实践〖HTF〗——以长深D平2井为例

松辽盆地南部长岭气田下白垩统登娄库组致密砂岩气藏具有储层埋藏深、温度高、物性差、地应力高的特点,采用水平井开发和常规的直井压裂开发均难以实现稳产。为最大限度地增加泄油气面积、提高储层动用程度、提高单井产量,在长深D平2井开展了水平井多级压裂开发现场实践：采用裸眼封隔器滑套10级大规模压裂,优化应用压前小型压裂测试、井下微地震和地面电位法压裂监测技术,对10级人工裂缝方位及几何形态进行实时监测。目前,长深D平2裸眼井多级压裂工艺技术的突破,创造了水平井深层气井压裂级数最多、压裂规模最大、平均砂比最高等3项中石油压裂新纪录,并取得了“生产压力高、产量高”的良好效果。该井压裂施工的成功,表明了水平井应用裸眼完井套管压裂具有明显的技术优势,为类似长岭1号气田登娄库组致密砂岩气藏水平井压裂开发提供了有力的技术保障。     

王府断陷深层气藏火山岩储集层可压性评价

王府断陷深层气藏火山岩储集层具有埋藏深、物性差等特征,传统的开采手段受限,需进行压裂改造才能有效建产。以王府断陷深层气藏火山岩储集层为研究目标,通过岩石力学实验和声发射测试,综合岩石的各向异性、脆性、应力敏感性、天然裂缝密度、声发射活动性等共同评价储集层的可压性和造缝能力。研究表明:王府断陷深层气藏火山岩脆性矿物含量高,抗压强度较大;岩石弹性波速变化范围大,应力敏感性有一定的差异性,天然裂缝各向异性弱;储集层存在一定的流体敏感性,但敏感性强弱程度不一;蒸馏水和质量分数为15%的KCl溶液的造缝能力较强。储集层可压性综合评价对优选压裂层位、压裂液体系和设计压裂改造方案提供理论指导,为王府断陷深层气藏的勘探开发提供依据。     

叠前地质统计学反演在页岩甜点和薄夹层预测中的应用——以西加拿大盆地W区块为例

页岩气是一种非常规天然气。在少井地区,在井之间预测高TOC （总有机碳含量）、高脆性及裂缝发育的甜点一直是页岩气勘探与开发的重要环节。西加拿大盆地W区块页岩目的层段厚度较薄（地震反射时间最大为20ms）,层内发育多套灰岩薄夹层（厚度为0.5～3m）,脆性页岩和塑性泥岩纵波阻抗值存在重叠区间,利用地震资料预测页岩甜点和灰岩薄夹层困难。为此,从岩石物理弹性参数分析出发,建立页岩甜点的岩石物理评价模板,明确了页岩甜点和灰岩夹层的弹性参数特征;应用三维岩性约束叠前地质统计学反演方法预测高TOC、高脆性页岩及灰岩夹层。主要步骤有：①分析页岩储层岩石物理参数,页岩有利目标具低泊松比、中值杨氏模量、高TOC、高脆性,灰岩夹层具高泊松比、高杨氏模量、低TOC、高密度特征;②一维约束地质统计学反演预测页岩有利区和夹层的参数测试;③三维约束叠前地质统计学反演预测页岩有利区及夹层。预测结果表明,高TOC、高脆性页岩与裂缝发育的叠合区为甜点目标区,优选页岩甜点发育且灰岩夹层厚度小的区带为有利的井位部署区,确保了水平井段优质储层的钻遇率高,产气量大。     

叠前反演在龙虎泡致密油“工程甜点”预测中的应用

在松辽盆地北部高台子组致密油开发中实施水平井水力压裂是提高油井产量不可或缺的措施之一。通过水力压裂产生更多、更复杂的裂缝从而提高油井产量。产层脆性指数越大、水平应力差越小,越容易产生更多、更复杂的裂缝系统。利用全部叠前CRP道集数据开展叠前反演得到纵波速度、密度、杨氏模量和泊松比4个关键的弹性参数数据体,采用龙虎泡地区脆性计算公式由杨氏模量和泊松比计算了目的层高台子组岩石脆性指数;使用经过优化的龙虎泡地区水平主应力计算公式由纵波速度、密度和泊松比计算并预测了主要目的层高台子组水平主应力以及水平应力差。预测的研究区高三段脆性指数和水平应力差与井数据的误差较小,并应用于水平井压裂设计,3口生产井压裂后增产效果明显。     

川中磨溪地区致密碳酸盐岩储层可压裂性预测

致密油气储层具有非均质性强、物性差、单井产量低、开发难度大等特点。为了准确识别高脆性层段、建立地层可压裂性模型,分析了可压裂性与岩石脆性、断裂韧性、抗压强度的关系,提出三者结合的可压裂性指数。研究表明,致密碳酸盐储层组成矿物简单,基于岩石力学参数法的脆性指数可以满足要求,较高的岩石脆性、较低的断裂韧性和抗压强度的地层为有利压裂层段。实例应用表明,新的预测方法能够准确刻画储层可压裂性,优选可压裂层段。     

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。     

吉木萨尔致密油储层脆性及可压裂性预测

致密油气储层具有非均质性强、物性差、单井产量低、开发难度大等特点,为了准确识别高脆性层段,建立地层可压裂性模型,总结、比较了现有脆性指数在致密油气储层脆性评价中的适用性,提出了适用于吉木萨尔地区的改进矿物组分法脆性指数,并在此基础上,分析了地层可压裂性与岩石脆性、断裂韧性、抗压强度的关系,提出了三者结合的可压裂性指数。研究表明：基于数据驱动的方法,认为白云石、长石和黄铁矿含量是影响吉木萨尔地区致密油储层岩石脆性的主要因素;致密油储层地层条件复杂,高脆性指数地层不一定具有良好的可压裂性,仅利用岩石脆性描述可压裂性还不够完善;新的可压裂性指数表明,具有较高岩石脆性指数、较低断裂韧性和抗压强度的地层为有利压裂层段。将新方法用于吉木萨尔J174井可压裂性预测,优选可压裂层段,对指导水力压裂施工具有重要意义。     

页岩储层的岩石力学特性

页岩储层岩石具有基质致密,微裂隙、层理面发育,岩石性脆等非常规地质特征,其力学性质与一般的致密砂岩、碳酸盐岩相比具有一定的特殊性。为探寻这一特殊的岩石力学性质,利用MTS多功能岩石力学实验系统对取自四川盆地某区的M组页岩开展了三轴、单轴、巴西力学实验。结果表明：页岩岩石三轴平均抗压强度为265.75 MPa,平均杨氏模量为4.59×10⁴ MPa,平均泊松比为0.25,属于中硬地层;单轴垂向取样抗压强度（151.92 MPa）是水平取样抗压强度（为69.18 MPa）的2.2倍;页岩抗张强度较低,平均为2.94 MPa。综合分析页岩储层脆性指数后认为,M组页岩属于脆性岩石,储层脆性指数均超过50,有利于对页岩储层进行大型水力压裂;压裂应选择以滑溜水为主的体积压裂模式,压裂设计应遵循“大液量、大排量、高前置液比、小粒径支撑剂、低砂浓度”的原则。     

洛带气田遂宁组特低渗致密砂岩气藏压裂改造技术应用研究

洛带气田遂宁组气藏埋藏较浅，属典型的特低渗致密气藏。储层为砂泥岩互层或泥岩夹层，单层砂体很薄，微裂缝较发育和非均质性强，长期以来一直被视为“非储层”。文章进行了储层敏感性评价和低伤害压裂液优选研究，提出了以“多层合压或分层压裂、中砂量、中前置液量、中排量、中砂比、强化返排措施”为特色的水力压裂改造技术，取得极为明显的增产效果，平均单井增加无阻流量4.62×104m3/d。遂宁组特低渗致密砂岩气藏压裂改造技术的重大突破，为难动用储量的升级和增储上产做出了关键性贡献，使以前一直被认为是“非储层”的致密气藏成功转化为工业性气藏，并成为川西地区增产效果最好的气藏之一。     

松辽盆地北部深层天然气地质条件、资源潜力及勘探方向

通过对深层天然气形成的地质条件的研究认为,松辽盆地北部深层由多个断陷组成,发育东部、中部、西部3个断陷带,东部断陷带徐家围子断陷地层厚度大、埋藏适中,是勘探重点;断陷期沙河子组湖相泥岩厚度大,分布范围广,生烃条件优越,是主要烃源岩;以基岩、火山岩和碎屑岩为储集层,在登娄库组二段与泉头组一段—二段区域盖层控制下发育上部、中部、下部3套生储盖组合,以中部组合为主;发育基岩风化壳、源储一体致密气、源内火山岩、古隆起带盖层4种成藏模式,营城组火山岩和沙河子组致密砂砾岩是主要含气层系。在地质条件分析基础上,采用成因法、类比法重新计算主要断陷、重点勘探层系资源量累计15 885.67×10⁸m³。依据地质条件及剩余资源规模等因素,进一步明确了下步勘探层次及方向：在徐家围子断陷可通过“精细火山岩,加快致密气”扩大储量规模;在莺山—双城断馅、古中央隆起带加大甩开力度,扩大勘探成果;在林甸—古龙等断陷加强风险勘探,力争实现突破。     

致密气储层可压裂性测井评价方法

从致密砂岩脆性指数和断裂韧性2个方面对致密气储层可压裂性测井评价方法进行了研究.总结并对比分析了室内实验测定和利用测井数据计算致密气储层脆性指数的方法,建立了研究区适用性较好的脆性指数预测模型;为克服单纯依赖脆性指数进行可压裂性评价时的不足,应用线弹性断裂理论构建脆性指数和断裂韧性相结合的可压裂性指数.指示了筛选优良可压裂层段的标准:较高的脆性指数和较强的水力压裂造缝能力.从而,具有较高可压裂性指数的地层被认为是可压裂层段,具有较低可压裂性指数的地层被认为是压裂遮挡层.以鄂尔多斯盆地致密砂岩地层S井为例进行致密气储层可压裂性指数建模,形成基于可压裂性指数模型的可压裂性测井评价技术流程.     

西233区长7致密储层三维脆性分布特征

明确致密储层的三维脆性分布特征,有助于压裂层段优选和压裂施工设计。文中以鄂尔多斯盆地西233区长7致密储层为研究对象,利用岩心矿物组分、岩石力学化验分析和地球物理测井资料,在岩心刻度测井的思想指导下,对研究区目的层的矿物组分、弹性模量、泊松比进行了处理解释,构建了基于矿物成分-力学参数的脆性指数计算模型;基于脆性指数,采用三维地质建模的思想,构建了脆性指数三维分布模型,进而刻画了脆性三维分布特征。研究结果表明:西233区长7致密储层脆性分布连片性较差,整体上脆性受储层岩性和非均质性影响较大;脆性发育区向西南方向延伸,并演化为西北、西南和东南方向3条次级脆性发育带,南部脆性连续性较差,整体上呈现出较强的脆性非均质性。     

致密储层脆性特征及对天然裂缝的控制作用——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密储层为例

研究致密储层脆性特征及对天然裂缝的控制作用对天然裂缝定量预测具有重要意义。在总结了国内外脆性测试的20余种方法的基础上,重点论述了非常规油气中脆性评价方法的发展和应用情况,并以鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密储层为例,在天然裂缝发育特征的基础上,对储层脆性特征进行评价,并探讨储层脆性对裂缝的控制作用。研究表明,陇东地区长7储层发育多组高角度构造裂缝,这些裂缝广泛分布在不同的岩性中。储层中不同岩性脆性特征差异性较大,其中砂岩脆性最大,含泥质砂岩次之,泥岩脆性最小,表现出随着泥质含量增加,脆性指数逐渐减小的特征。在特定的古构造应力背景下,储层脆性控制了天然裂缝的发育特征及发育程度。当岩层脆性指数大于某一值时更易发育高角度裂缝,而低于这一值时更易发育中-低角度裂缝。脆性也控制了储层自身的破裂能力。随着岩层脆性指数增大,在构造应力作用下岩层越易发生破裂导致裂缝发育程度较高;而脆性指数越低,岩层越易发生形变而非破裂,裂缝发育程度较弱或基本不发育。     

基于VTI介质弹性参数的页岩脆性预测方法及其应用

大量的科学研究表明,页岩的脆性对油气储层的各向异性、储集能力、渗透性和可改造性等具有重要的影响,因此岩石的脆性预测成为了评价页岩气藏的重要内容。实验测试分析也已经证实,页岩的脆性与岩石中的矿物含量和孔隙结构等影响力学性质的因素密切相关。Rickman等（2008）提出了基于弹性参数的脆性系数计算方法,融合了力学参数杨氏模量和泊松比。然而,目前计算杨氏模量和泊松比的方法均以各向同性介质为前提,受此局限,脆性系数计算公式必然不能精确地描述复杂介质中的脆性特征。为此,引入Thomsen（2013）提出的VTI介质弹性参数计算方法,推导出隐含了各向异性参数ε,γ和δ的脆性系数计算公式,从理论上直接把页岩的脆性和各向异性密切地联系了起来,较好地诠释了现实中脆性页岩存在各向异性的岩石物理特性。将该方法应用于四川盆地西部新场-孝泉地区须家河组五段页岩气的开发实践中,结果表明脆性系数高值异常区储层脆性较强,能有利于在优质储层中识别出“脆性甜点”储层。预测结果与现仅有的两口页岩气专层井吻合良好。