柯坪塔格组下砂岩段岩石力学参数特征分析及测井解释方法

志留系柯坪塔格组下砂岩段为近年来下古生界碎屑岩油气勘查的重点领域。岩石力学参数特征研究对地应力分析、钻探设计和压裂改造等方面意义重大。通过对某地区柯坪塔格组下砂岩段取样,利用MTS"岩石物理测试系统"开展了对岩石的声学和力学同步测试。分析了岩石力学参数饱气/饱水、阶段变化时的特征。区分砂、泥岩提取志留系测井纵横波时差校对关系;并在实验基础上拟合出弹性模量和泊松比的动静转换公式。通过岩石密度、波阻抗和泥质指数得出模拟地层条件下岩石抗压强度计算公式,抗张强度暂取经验值。最终获得志留系各井岩石力学参数测井解释剖面,并对抗压强度实测值和计算值进行检验,误差较小,从而证明该分析计算方法和剖面都是可信的。     

鄂尔多斯盆地南缘长8储层岩石力学特征及影响因素

鄂尔多斯盆地南缘中生界长8是进行油气开发的重点层位,针对长8储层砂泥岩交互,低孔低渗的特点,对其岩心样品开展了模拟地层下的岩石力学实验研究。实验研究表明：三轴条件下,岩心样品均随着围压的增大,破坏强度变大,即弹性极限显著增加;随着围压的增大,岩石的抗压强度显著增加;随着围压的增大,岩石的变形显著增大。利用测井资料,计算出了动态岩石力学参数并结合实验结果进行了动静态参数拟合,结果表明在进行GR加权的情况下拟合情况较好,因此构建了较可靠的岩石力学参数剖面。在岩石力学参数剖面的基础上,对岩石力学参数空间分布的影响因素进行分析,表明影响泊松比、杨氏模量和抗压强度空间分布的主要因素为岩性、泥质含量和深度。研究成果对鄂南地区长8储层的压裂优化设计提供了重要的依据。     

砂泥岩间互地层破裂准则选取及在裂缝穿透性评价中的应用

针对目前存在的多种岩石破裂准则,以某油气田裂缝性砂泥岩储层为例,在岩心裂缝观察和岩石力学试验的基础上,通过数理统计和公式推导的方法,建立适用于地下低渗透砂岩和泥岩间互地层的破裂判断准则,并基于构造应力场与裂缝参数之间的定量关系模型,实现砂泥互层时裂缝穿透程度定量评价。结果表明:在压缩状态下,砂泥岩间互地层破裂判据适用两段式莫尔-库仑准则,但在拉张应力状态下,莫尔-库仑准则不适用,改用格里菲斯准则;砂、泥岩力学参数存在差异,同样受力变形条件下,裂缝先在砂岩中产生,再向泥岩中垂向延伸扩展,并发生一定产状的变化;泥岩厚度为5 m是裂缝能否穿透的临界值,多数裂缝会终止于砂泥岩界面处;相同的受力条件下砂岩越薄越容易产生裂缝,泥岩厚度达到20 m时砂岩厚度的变化对砂岩裂缝延伸进泥岩中的发育程度和裂缝密度影响很小。     

塔里木盆地克深前陆冲断带储层岩石力学参数研究

综合采用岩石单轴压缩试验、三轴压缩试验及测井资料计算,对塔里木盆地克深前陆冲断带单井的岩石力学参数进行分析,通过单轴-三轴校正及动态-静态校正,确定静态岩石力学参数的单井剖面,利用高斯插值对岩石力学参数空间分布特征进行研究,并分析岩石力学参数与地层深度的关系。结果表明:岩石力学参数的空间分布主要与岩相有关,并在一定程度上反映了储层物性特征,弹性模量、内聚力和抗压强度大而泊松比小的区域储层物性相对更好;随着地层深度的增加,弹性模量、内聚力和抗压强度逐渐增加而泊松比逐渐下降;利用岩石力学参数与地层深度的关系以及断层带岩石力学参数的经验比例,可以对不同地质单元的岩石力学参数进行取值,为后续的地应力场及储层裂缝数值模拟奠定基础。     

岩石力学层与构造裂缝发育关系研究

裂缝性储层的层间力学性质差异是控制裂缝发育的主要因素,准确识别岩石力学层结构并建立与裂缝分布的关系,对于提高裂缝预测和建模精度至关重要。以库车坳陷D气田深层致密砂岩为例,综合野外露头、岩心、测井、地震资料,基于力学实验、古孔隙度恢复和数值模拟方法,识别泥岩隔夹层和裂缝特征,恢复古孔隙度、古弹性模量、古泊松比及古应力场,探讨岩石力学层与裂缝发育之间的关系,建立力学层-裂缝层综合发育模式。结果表明:岩石力学层常以岩相、隔夹层、力学参数的垂向差异为主控因素,单一岩性条件下,层厚与裂缝密度负相关,与裂缝间距正相关,复合砂岩条件下,层厚与裂缝密度正相关,与裂缝间距负相关;裂缝密度、长度与泥岩隔夹层频率负相关,裂缝平均间距与泥质含量负相关,在互层条件下,砂泥岩厚度比约为6.7时,裂缝密度呈现高值,中尺度缝以层间穿透缝为主,小尺度缝以层内缝为主;弹性模量与基质孔隙度幂指数正相关,泊松比则与孔隙度"躺椅式"负相关;岩石力学层和裂缝发育对应模式可划分为水平型和褶皱型两大类,进一步划分为厚层砂岩低密度裂缝型、中层砂岩+薄层泥岩高密度裂缝型、厚层泥岩+薄层砂岩中密度裂缝型和等厚泥岩+砂岩低密度裂缝型。     

“双峰系统”结构陆相致密碎屑岩储层泥质含量评价

"双峰系统"结构碎屑岩中随着泥质含量(V_(sh))从0到100%的变化过程中,岩石的孔隙度先降低,后增加。在V_(sh)较低及较高时,岩石的孔隙度会出现两个高峰,但岩石渗透率却随V_(sh)的增加而一直降低。因此出现的两个孔隙度高峰分别对应高孔高渗砂岩及高孔低渗泥页岩。该现象可以由砂-泥质颗粒充填模型进行合理解释。通过对川西三叠系须家河组须五段地层的致密砂岩及泥页岩进行物性、声学测试、大量薄片观察统计及测井分析,认为该地层碎屑岩具有明显的"双峰系统"结构特征,在V_(sh)约为35%时,岩石物性最差。所研究泥页岩中微裂缝较为发育,这是造成其物性相对较好的重要原因。由于所研究碎屑岩地层砂泥岩频繁互层,岩性变化较快,常规自然伽马方法并不能准确评价地层岩石V_(sh),采用三孔隙度模型对地层V_(sh)进行预测,取得了较好的评价效果,平均绝对误差为6%。该研究对陆相致密碎屑岩储层评价、岩石力学研究及工程施工设计等方面均有一定参考价值。     

胜利油田沾车地区馆陶组地层速度特征

应用统计分析的方法研究了井筒规则条件下胜利油田馆陶组各种岩性的声波时差分布规律 ,从岩石结构角度分析了馆陶组各种岩性速度变化的原因。利用高密度钻井液资料对沾车地区馆陶组储层与围岩的速度分布特征进行了统计分析。结果表明 ,沾车地区馆陶组砂岩的地层速度高于泥岩 ,泥质砂岩、砂质泥岩的地层速度高于砂岩 ,围岩与储层速度分布主要有 7种类型。同时指出 ,用地震资料、测井资料进行砂体追踪时 ,在负极性显示剖面上 ,在不考虑岩石密度的情况下 ,如果上围岩是高速体 ,则与下部储层的反射对应为波谷 ;如果上围岩为低速体 ,则与下部储层对应的反射为波峰 ;如果围岩的速度与储层相等 ,则可能有砂体而无反射 ;如果岩性均为泥岩但其中某段泥岩含砂 ,在地震剖面上亦可形成反射界面 ,但钻井剖面上并没有储层显示。     

川西坳陷须五段致密气泥岩储层空间及主控因素

川西坳陷上三叠统新场须五段岩石组合以砂夹泥、泥夹砂、砂泥岩互层为特征。通过铸体薄片、扫描电镜、CT扫描等实验方法针对泥岩储层进行研究分析,结果表明,泥页岩主要以粘土矿物和石英为主,粘土矿物主要为伊利石、绿泥石及高岭石,无水敏强烈的蒙脱石。储层空间主要为裂缝和孔隙,孔隙包括粘土矿物晶间孔隙、矿物的溶蚀孔隙、有机质孔和黄铁矿粒间孔。CT扫描显示孔隙主要分布在有机质和重矿物较发育的部位,且连通性较差。成岩作用以机械压实作用为主,使川西坳陷须五段整体较致密,原生孔隙几乎不发育。岩石成分和成岩作用使须五段致密气储层空间降低。     

元坝须三段致密含钙砂砾岩地层测井响应特征及岩性识别方法

致密含钙砂砾岩地层岩石类型多样,含钙屑砂岩、岩屑砂岩、炭质砂岩、砂砾岩等,然而含钙砂砾岩地层不同岩石类型测井响应差异小、识别难,岩性识别成为制约该类储层有效勘探开发的关键.以多级交会图为手段,详细分析各岩石类型测井响应特征及差异的内在成因,确定各岩石类型在测井交会图上的分布区间,实现岩性逐级判别.首先将含钙砂砾岩地层岩性分为煤、泥岩、砾岩、砂岩四大类,采用电阻率、伽马等测井方法识别四大类岩性;然后,根据砾石含量将砾岩分为含砂砾岩、砂质砾岩两小类,采用电阻率、中子等测井方法对砾岩进行细分;接着,根据组分及粒度将砂岩划分为炭质砂岩、中-粗粒钙屑砂岩、细粒钙屑砂岩、钙屑粉砂岩-常规岩屑砂岩四小类,采用电阻率、伽马等测井方法对砂岩进行细分;最终实现基于多级交会图的含钙致密砂砾岩地层四大类八小类岩性识别,识别结果与岩心、薄片吻合较好.该方法为明确致密含钙砂砾岩地层各类岩性测井响应特征、建立岩性剖面及确定有利储层展布提供了依据.     

深部砂岩力学实验及储层开采出砂影响规律

为研究深部储层砂岩在高温、高压、高应力状态下的开采出砂规律及主控因素,以克深区块为研究对象,开展了相应的岩石力学实验和数值模拟分析。实验岩心取自该区块致密砂岩储层,通过实验获得了高温高压下岩石的弹性模量、内聚力和内摩擦角等参数及其变化规律。结合实验结果和该地区地质特征,建立了深部砂岩储层直井开采热流固耦合模型,并利用有限元软件进行求解;通过分析储层Mises应力、等效塑性应变等参数变化特征,结合出砂判别标准,得到了不同开采条件下的出砂影响规律。采用正交试验设计方法进行了出砂敏感性因素分析,获得了其出砂的主控因素。研究结果表明：水平地应力的非均匀程度对储层开采出砂的影响最大,岩石胶结强度和生产压差的影响次之,地层温度变化影响相对较小。     

重庆合川地区须二段岩石断裂韧度

探讨重庆合川地区上三叠统须家河组第二段储层岩石在水力压裂过程中的裂纹扩展特性.通过50 kN电子伺服试验机及"人"字形切槽巴西圆盘试件对须二段致密砂岩进行断裂韧度实验研究,获得Ⅰ型及Ⅱ型断裂韧度的数据,并对断裂韧度的特征及其与岩石力学参数的关系进行分析.结果表明须二段砂岩轴向和径向上的Ⅰ型断裂韧度都小于Ⅱ型断裂韧度.随...     

多期次构造运动对不同物源成分砂岩控制作用

通过普通岩石薄片和孔隙铸体薄片观察、扫描电镜、阴极发光和X衍射分析及压汞实验等手段,对川东北地区须家河组致密砂岩储层的岩石学特征、成岩作用、物性特征及孔隙类型和孔隙演化等方面进行分析,进而研究多期次构造运动对不同物源成分砂岩的控制作用.结果 表明,印支晚期,研究区盆缘造山活动的强弱控制了须家河组物源供给和物源区母岩类型...     

水化学及冻融循环对砂岩物理力学特性试验研究

以寒区砂岩为研究对象,考虑水化学溶液的侵蚀和冻融循环的影响,开展不同酸性条件下岩石冻融循环试验,引入岩石损伤变量,定量分析砂岩力学损伤规律。结果表明:随着酸性增强及冻融循环次数的增大,砂岩的弹性模量、抗压强度逐渐减小,砂岩内部损伤逐渐增大;酸性条件与冻融循环的耦合作用加剧岩石的损伤,酸性最强条件下(p H=2),经历60次冻融循环试件弹性模量、抗压强度下降55.70%和54.57%;分析砂岩的弹性模量、抗压强度及损伤变量与冻融循环次数关系,定量关系可表征为指数变化关系。建立岩石力学参数损伤变量,对水化学冻融循环耦合机理进行研究,探究岩石力学性质的劣化机制。研究成果将为不同水化学条件下寒区工程长期稳定性分析提供试验依据。     

川西须家河组二段岩石可钻性实验分析

川西坳陷须家河组存在可钻性差、机械钻速低等严重制约钻井效率的问题。以川西坳陷须家河组二段地层所采岩样为研究对象,利用自主研发的HTHP岩石可钻性试验仪对模拟井底围压及液柱压力条件下的岩样进行可钻性级值测试,并从岩样的岩石力学性质及微观组构等方面开展研究,以此分析其对岩石可钻性的影响。结果表明:围压及液柱压力的增加导致岩石可钻性级值及抗压强度的增加,抗压强度与可钻性级值成正比。高抗压强度条件下的可钻性级值增长率降低;岩石的研磨性及硬度会影响岩石的可钻性。岩石中石英含量越高、黏土矿物含量越少,岩石研磨性及硬度越高,岩石可钻性级值越大。     

造纸白泥烧结页岩多孔砖的抗压性能及弹性模量研究

造纸白泥烧结页岩多孔砖是作为解决造纸厂碱回收过程产生大量的白泥而研发的一种新型墙体材料,因该砖在材料性能方面与普通砖存在差异,作为填充墙使用时其抗压强度计算没有相应公式。为了验证砌体规范抗压强度计算公式,本文通过取强度等级为MU5、MU7.5的砂浆,分别制作6组砌体进行其砌筑砌体的抗压性能试验,通过研究其破坏过程,得出其砌体抗压强度,并验证了此砖砌体可以用《砌体结构设计规范》中的计算公式计算其抗压强度。同时研究了造纸白泥烧结页岩多孔砖砌体的变形性能,通过分析,绘制出其应力-应变曲线,得出其弹性模量。     

注浆锚杆对围岩加固作用机理及应用案例分析

不良地质条件下进行隧道开挖时,隧道围岩原有应力平衡状态遭到破坏,若控制不当,可能会引起隧道大变形等不良现象的发生。为进一步研究注浆锚杆在隧道开挖过程中的支护作用机理,以圆形隧道开挖过程为例,对其围岩塑性变形区域、围岩潜在破裂面等进行了分析计算,同时对锚杆阵列布置、锚杆有效长度等进行了优化设计,推导出了对应的计算公式。结合一个圆形开挖隧道的锚杆布设方式实例,考虑三种锚杆加固方案,对理论研究成果进行了验证,研究结果表明：(1)隧道围岩的拉应力会通过注浆锚杆向周围进行转移,以增强其开挖隧道围岩的抗压强度和弹性模量;(2)提高隧道围岩的抗压强度、弹性模量,可以有效地降低隧道的土压力和沿径向的变形,且可提高隧道开挖效率;(3)注浆锚杆对围岩的加固作用,受到锚杆材质、长度、抗拉强度、直径以及布设方式等多种因素的影响。     

元坝气藏须家河组三段储层特征与主控因素

针对元坝气藏须家河组三段致密砂岩储层,开展了岩性、物性、储集空间类型及主控因素的研究,对物性实验 数据的分析及薄片观察结果表明,元坝地区须三段的储层岩性以粗中粒钙屑砂岩为主,含部分中细粒的岩屑石 英砂岩;钙屑砂岩的储集空间以次生溶孔为主,且以粒内溶孔为主,同时有部分微裂缝。该段储层物性表现为孔隙度 较高,渗透率较低,为裂缝孔隙型储层。元坝地区须三段钙屑砂岩储层发育程度受控于沉积作用,水下分流河道是 该套砂岩储层发育的主要微相,溶蚀作用及构造破裂作用是控制该套储层形成的主要地质因素。研究成果对元坝地 区须三段的勘探开发具有一定的指导意义。     

砂泥互层地层断裂带结构特征及控油作用

通过露头区解剖、三维地震解释、测井曲线识别、岩心观察和薄片鉴定,对松辽盆地杏北油田葡萄花油层砂泥互层地层断裂带内部结构特征进行研究;建立基于测井曲线综合响应的断层破碎带厚度预测模型,进而探讨断裂带结构特征对断层边部剩余油富集和开采的控制作用。结果表明:断裂带由断层核和破碎带两部分组成,其中断层核发育泥岩涂抹的分段生长结构,破碎带发育破碎、滑动和变形3种特征;断层垂向上在葡Ⅰ4小层发生分段,造成系统取心井钻遇3个断点,其中断点1发育砂岩变形带的断层端部破碎带,断点2发育泥岩涂抹的主断层核,断点3发育泥质角砾岩和方解石充填泥岩裂缝的次断层核;断层面两侧随着距断层核距离增加破碎带微构造密度和碳酸盐含量逐渐降低。     

四川盆地须家河组低孔致密砂岩孔隙度测井解释研究

四川盆地川中-川南过渡带低孔致密砂岩孔隙度测井受多方面因素影响,简单的线性解释难以达到储层评价要求.以H地区须二段为例,系统分析低孔致密砂岩储层的岩性及物性特征;以引起测井响应误差的因素分析为着眼点,对孔隙度测井解释进行研究.选取了三孔隙度测井(声波时差、补偿中子、补偿密度)和自然伽马测井建立四元线性回归解释模型.研究发现,该模型对孔隙度有较强的预测能力,预测的孔隙度与实验室岩心分析的孔隙度有较高的符合率.该方法极大提高了低孔致密砂岩孔隙度解释精度,为储层评价工作提供依据.