地质力学特征评价新方法在导向钻井优化中的应用

针对常规导向钻井技术在适用范围、预测能力与运行成本等方面的局限性,在考察岩石物理及力学参数和地球物理信息之间定量关系的基础上,将地震反演、地质统计、地震属性分析、岩石力学方法与钻井工程实际需求密切结合,提出地质力学特征评价新方法,基于其对导向钻井系统进行优化。新技术以常规地震和测井资料为基础,充分结合钻井、录井等实钻信息,钻前建立地质力学初始模型用于钻井设计,钻进过程中参考实钻资料随钻修正并更新钻前模型用于钻井工艺实时优化,其关键环节是准确预测钻头前方待钻地层的强度、地应力、孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等力学参数。以井壁稳定预测及其工程运用为重点,论述导向钻井优化中岩石力学理论和地球物理算法结合运用的思路与技术流程,将该方法在西南、西北复杂探区进行应用。现场应用表明,优化的导向钻井系统可以达到理想的参数预测精度与工艺优化效果,指导安全、优质、快速、低成本钻井的能力得到了提高。     

基于古应力场模拟的多期区域构造裂缝分布预测评价技术—以中国泌阳凹陷安棚油田为例*

天然裂缝是地层中常见的地质构造现象,系统研究目标区储集层裂缝的分布及发育规律,这对于提高井区产能和调整开发方案具有重要的理论和实际意义。以安棚油田深层系为例,介绍基于古应力场模拟的多期次区域构造裂缝分布预测技术。根据各类岩心资料对裂缝的组系特征、力学性质进行解释和评价,结合研究区构造演化特征,进行岩石破裂力学机理分析,明确了研究区裂缝成因类型主要为区域构造裂缝,为本次裂缝的分布预测技术奠定了基础。结合野外岩心裂缝特征、裂缝充填物次生方解石稳定同位素测定及储层岩石声发射实验结果,确定储层岩石的破裂期次。参考研究区的地质、构造、沉积相展布资料,以岩石力学和构造力学理论为基础,对研究区建立地质模型、力学模型,并分期次进行古应力场模拟研究。结合摩尔-库伦岩石强度理论,通过裂缝发育指数和岩石受力破裂程度多元拟合对研究区裂缝进行预测及评价。     

定向井井壁稳定性随钻预测

 随着勘探开发地质环境日益复杂,特殊工艺井数量直线上升,随之而来的井壁稳定性问题引起了广泛关注。本文基于地质统计分析基础,提出了随钻预测定向井井壁稳定性分析方法。通过分析已钻井的地震、测井资料,采用地质统计中配置协同克里金以及序贯高斯模拟相结合的方法,预测出整个区块的三维岩石力学参数数据体,根据待钻井的轨迹,提取井眼轨迹处的岩石力学参数值,通过定向井坍塌、破裂和孔隙压力模型,建立相应的分层岩石力学预测模型,减少发生井壁失稳的可能性,同时可以和随钻测井资料对比预测结果的准确性,提高预测精度。     

张峰输水工程一干11号～15号隧洞围岩地质条件及评价

在工程地质勘测的基础上,借助岩土物理力学性质参数,分析评价了张峰水库输水线路一干11号～15号隧洞围岩工程地质条件.     

郑庄倒虹吸工程地质条件及评价

在野外工程地质勘测的前提下,并结合室内岩土物理力学性质试验,在得出该工程岩土物理力学性质指标的基础上给出了郑庄倒虹吸工程的地质条件及评价。     

塔里木盆地塔中地区岩石力学参数模型建立及其应用

通过对塔里木盆地塔中地区鹰山组地层的岩心进行室内岩石力学试验,获得了该地区岩石的杨氏模量、泊松比、内聚力、内摩察角等静态岩石力学参数和动态岩石力学参数。对试验结果进行了分析研究,得到了岩石纵横波时差关系拟合模型、岩石力学参数拟合模型及动静态参数关系模型。根据回归分析建立的岩石力学参数模型,结合测井资料得到的岩石力学参数剖面,为预测区块地应力、地层孔隙压力、合理钻井液密度确定等提供准确的岩石力学参数,为钻探提供合理的工程参数。     

水平井优化设计中油藏地质因素的分析

水平井井身剖面的优化设计不仅应从钻井工艺和力学角度分析，而且也需从油藏地质条件出发进行考虑，本文根据塞平１井的设计施工实际，并结合国内外有关水平井资料综合论述了地质因素诸如油气藏开发地质类型、油层厚度，产层几何形态及储层非均质性等对水平井井眼轨迹优化设计的影响，分析了确定水平井段方位取向、水平段长度、水平段垂深和入靶点位置、初始造斜点位置选择以及井眼直径大小等参数的原则、方法，以达到地质—工程的统一．     

大冶铁矿露天岩体粘聚力模糊综合评价研究

岩体结构性和非均质性决定力学参数c，φ是各个因素作用下一个综合值，同时由于影响因素繁多、机理复杂和工程地质条件的复杂性，c，φ具有很强的模糊性。影响岩体的力学性质的因素很多，对于边坡问题主要因素有岩块力学性质、结构面的自然特征、岩体结构、水文地质条件、风化作用、爆破作用等。这些因素本身就具有很强的模糊性。文中结合黄大冶铁矿采场边坡工程，根据边坡岩体所处工程地质环境，采用多级多因素模糊综合评价法区分不同因素对边坡影响大小综合处理得到合理的力学参数。     

分析工程地质力学及其应用中的若干问题

随着我国地质工程的不断发展,工程地质力学已经成为很多行业解决问题的有效手段,其应用形式已经非常广泛.但是,在工程地质力学应用的过程中,依旧存在很多的问题,需要相关行业专业人员进行进一步的研究和分析,同时从各个方面对其相关问题,进行有效的解决,从而提升工程地质力学应用的质量.另外,现代化信息已经成为我国社会发展的主要形式,在工程地质力学应用的过程中,通过利用计算机设备等形式,在第一时间内进行传输,可以有效地提升相关信息和数据的准确性,为我国地质工程行业的发展起到推动作用.     

用人工神经网络方法辨识岩体力学参数

研究了用人工神经网络辨识岩石工程岩体力学参数的基本原理、网络结构、网络训练样本的获得及网络训练方法·在此基础上,提出了用人工神经网络辨识岩石工程岩体力学参数的方法和步骤,并给出了一个参数辨识实例·结果表明,依据巷道变形观测,用神经网络辨识岩石工程岩体力学参数是可行的·该方法为研究岩体物理力学性质参数和岩石工程初始地应力条件提供了一个有效途径,尤其适用于软岩情况下岩体力学参数的辨识·     

陆相页岩储层地质力学特性及对压裂效果的影响

根据储层测井资料以及压后试油资料,分析了准噶尔盆地玛瑚凹陷风城组陆相页岩储层的地质力学特性,研究了地质力学参数对陆相页岩储层压裂效果的影响,并对陆相页岩储层可压裂性进行了评价。研究结果表明,风城组页岩油储层岩石力学参数与声波、体积密度间存在良好相关性,以此为基础,建立了储层岩石力学参数的测井计算模型;基于已钻井压裂、测井资料,建立了研究区陆相页岩储层地层压力、地应力计算模型;利用灰色关联法明确了储层影响压裂效果的地质力学主控因素(弹性模量、水平应力差、最小水平主应力、抗张强度以及单轴抗压强度);利用层次分析法构建了研究区陆相页岩储层可压裂性评价指标,地质力学主控因素的权重系数依次为0.369 6、0.244 0、0.209 0、0.109 3及0.068 1。     

油气田开发地质学:发展趋势与策略

作为现代石油地质学与油气田开发工程的交叉学科,油气田开发地质学为提高油气田开发水平及技术应用效果发挥了重要作用。未来油气藏描述技术将以快速获得油气藏各尺度下的三维结构动态变化信息为目标,对油气藏物理化学、地球化学性质的变化及评价、控制技术的需求将更加迫切。剩余油分布理论及预测技术、油气藏开发演变理论与控制工程将大有所为。复杂油气藏的认识将更多的依赖于地质力学、岩石物理学、界面化学、粘土矿物学、纳米科学与技术。文章讨论了学科中长期发展目标和战略任务,指出油气藏岩石物理学、油气藏开发地球化学、非常规天然气开发地质学、油气藏描述及开发地质建模、剩余油分布理论及开发工程是优先重点发展领域,强调必须狠抓典型基地建设,形成长期稳定的理论和技术创新基地。     

高应力下脆性岩石卸荷力学特性及数值模拟

高地应力下脆性岩体工程开挖变形机理、稳定性评价及灾害控制技术研究一直是岩石力学和工程地质研究的难点问题。基于高应力下脆性岩石卸荷力学试验分析,明确了卸荷过程中的岩石力学参数及变形破坏演化规律,发现高应力下脆性岩石的破坏具有较明显的应变强度特征。分析了高应力下脆性岩石卸荷破坏采用张拉屈服的Griffith应变强度准则的合理性,建立了考虑卸荷屈服引起岩体力学参数变化的弹脆塑性数值计算方法,并在实际工程中得以验证。     

工程地质力学及其应用中的问题

随着地质力学的提出与应用,在实际工程建设中,解决实际工程问题的能力得到很大的提高,但是实际中,仍然存在迫切需要解决的工程问题。虽然关于工程地质力学的一些相关理论、方法与技术逐渐走向成熟,但是,作者认为工程地质力学及其应用中的问题仍然值得我们关注。本文通过对工程地质力学、岩石分类与地质体的简单介绍,分析目前我国工程地质力学所面临的问题,探讨工程地质力学及其应用中的问题,并提出一些建议,进一步提高解决实际工程问题的能力,促进我国工程地质力学的发展。     

复杂地层岩石力学参数实时求取方法——以塔里木盆地巴楚隆起为例

非常规油气、干热岩、超深井等领域的钻完井工程对岩石力学服务的及时性与准确性提出了迫切需求,基于矿物及干酪根等岩石骨架组成成分具有固定的岩石物理及岩石力学特性,通过低成本、低风险、高实时性、高采样率的岩石成分录井技术开展岩石力学参数求取方法研究,以偶极子阵列声波计算岩石力学参数的模型作正演,确定通过矿物计算岩石力学参数的可行性,然后以组成矿物的元素成分直接构建岩石力学参数,并对两种方法进行对比。653个复杂岩性数据点,正演法计算的杨氏弹性模量、泊松比的平均相对误差分别为16.3%、9.8%;直接法计算的杨氏弹性模量、泊松比的平均相对误差分别为10.0%、6.8%。结果表明,通过元素直接构建的岩石力学参数具有更高的精度,在岩性相对简单的地区应用效果更好。     

含油气盆地深层—超深层油气勘探开发的科学技术问题

中国已在深层—超深层油气勘探取得巨大进展,成为陆上深层—超深层油气勘探生产大国。目前中国油气勘探已全面进入“深层、深水、非常规”的历史阶段,深层—超深层油气资源具有巨大潜力,是中国今后石油工业发展的重要领域。需要深刻认识含油气盆地深层—超深层油气勘探开发的科学技术问题。本文中回顾了中国深层—超深层勘探成果,从地质科学与工程技术两个方面提出研究方向。地质科学问题：深层—超深层储层特征与形成机制;深层—超深层勘探目标的地质类型;深层—超深层油气成藏机制与油气藏类型;深层—超深层构造变形与地质力学、岩石力学机制;超深层流体特征与流-固作用机制;超深层油气资源的特点与评价方法。工程技术问题：万米钻机的大规模工业化推广;6～12 km深度物探装备研发;高温高压测井技术研发;深层—超深层压裂技术装备研发。     

钻井地质环境因素描述技术及其应用

钻井地质环境因素的分布特征决定着钻井工艺技术的适用性。详细论述了岩石力学参数、岩石可钻性、地应力状态、地层压力体系等钻井地质环境因素的描述方法;并介绍了其在鄂尔多斯盆地富县探区的应用情况。针对富县气井复杂的钻井地质环境,在常规方法的基础上优化完善了可钻性、井壁稳定等计算模型,综合应用测井、钻井、物探、地质、测试等资料进行钻井地质环境因素精细描述,明确了各类因素的纵向和横向分布特征。以描述成果为依据提出工程建议方案,并取得了良好的现场应用效果。     

工程地质力学及其应用中的若干问题分析

在我国的工程建设中,工程地质力学的应用已经解决了很多方面的问题。但是,工程地质力学在应用过程中,对若干问题的处理并没有达到理想的效果,总体上的应用,还是有待提升的。为此,在今后的工作中,应进一步深入研究工程地质力学,从客观上和主观上,健全工程地质力学的体系和应用体系,为国家建设提供更多的帮助。从客观的角度来分析,工程地质力学的研究范围比较广泛,多数都是应用于国家的地质研究方面,当然,其数据、信息、资料也可以为建筑工程、能源规划等提供充足的指导和参考。今后,我们应将工作的重点,放在工程地质力学及其应用的问题分析当中,以此来促进学术研究水平和实际应用的进步。     

苏里格气田岩石力学场建模研究

以苏里格气田为例, 运用多元回归分析的方法对常规测井曲线和岩石力学参数之间的函数关系进行分析, 并运用地质统计学的方法建立非均质的岩石力学参数场, 准确认识储层的岩石力学参数。研究结果可以为气田后期水力压裂过程中压裂设计提供依据, 降低压裂设计计算过程中的误差, 有利于得到更为准确的水力压裂裂缝形态, 降低气田开发风险。     

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深井井壁稳定性研究

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深层页岩气井钻井工程中垮塌、漏失、卡钻等复杂情况频发。为保障安全高效钻井,降低勘探开发成本,早日实现该区深层海相页岩气资源的经济高效开发,基于地应力、岩石力学等室内物理实验,结合现场工程参数及塌漏信息,考虑力学弱面影响,建立了西缘冲断带深井全井段地层力学参数、全井段四压力剖面模型,评价了不同岩性地层力学参数分布规律,揭示了西缘冲断带深井井壁坍塌、漏失等失稳机理。研究结果表明,羊虎沟组以上砂泥岩地层强度较低,约为20~100 MPa,拉什仲组至桌子山组灰岩强度较高,超过100 MPa。较大的水平主应力差,发育的裂缝带、煤层是诱发井壁失稳的主要原因。建立的西缘冲断带深井岩石力学性能及四压力剖面预测,可为该地区井身结构优化设计,关键工程参数选取提供科学依据。