基于岩石力学特征的陆相泥页岩脆性地球物理测井评价——以鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区延长组长7段为例
发布时间：2021-11-12 22:37
岩石力学参数表征泥页岩的脆性,反映泥页岩在应力作用下发生破坏产生裂缝的能力.开展泥页岩的脆性评价研究,可为压裂设计提供技术支撑,是提高页岩产能的关键.鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区延长组长7段陆相泥页岩层系内大量发育粉砂质泥页岩条带,岩性非均质性强,对页岩气产量影响显著.针对这一地质实际,本文分页岩、粉砂质泥页岩两种岩性开展三轴压缩等力学实验,对力学弹性参数特征、应力-应变特征、岩石破裂模式及脆性进行了分析,认为其力学破坏具有明显的脆性断裂特征.通过不同岩性横波时差与纵波时差、密度等测井数据的最小二乘法拟合,构建横波波速模型,计算动态力学参数,并利用动静态力学参数间的关系,校正测井计算的力学参数,进而定量评价泥页岩层段脆性.通过误差分析,并与YY22井ECS测井解释的矿物组分脆性加以对比,认为本文计算的脆性剖面是可信的.综合实验分析和测井脆性评价结果,为确定下寺湾地区长7段内的高脆性段,优选压裂目的层,提供了重要的地质依据.
【文章来源】：地球物理学进展. 2016,31(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
鄂尔多斯盆地东南部陆相页岩气实验分析井与研究区位置图
地球物理学进展www．progeophys．cn2016，31(2)表1泥页岩试样地层条件下岩石力学实验结果表Table1Ｒockmechanicsexperimentresultsofshalesamplestestedundertheformationconditions岩性样品数静弹性模量(MPa)范围平均值静泊松比范围平均值抗压强度(MPa)范围平均值页岩1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂质泥页岩615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7试样的静弹性模量、静泊松比与抗压强度的交会图分析(图2、3)表明，抗压强度与静弹性模量关系密切，随着弹性模量的增加呈线性增加，相关系数Ｒ达0．825，而与泊松比呈离散的负相关关系．图2泥页岩试样静弹性模量与抗压强度图Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples图3泥页岩试样静泊松比与抗压强度图Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2应力-应变特征下寺湾地区页岩总应变多小于0．65%，弹性变形所占比例较大，塑性变形阶段极短暂，多数样品无明显塑性变形．粉砂质泥页岩的总应变在0．70%～0．89%之间，塑性变形阶段所占比例略大，应变量在0．10%～0．20%之间(图4)．Heard(1963)认为应力超出σy后，到破裂前，无明显塑性变形(＜3%)就突然破裂的性质，称为脆性，而Evans等(2012)认为是总应变＜1%的为脆性．据此分析，长7泥页岩具有明显的脆性断裂特征．泥页岩总体表现为“弹-短塑性”特征，即:低应力时表现为弹性，高应力时，表现为短暂塑性即破裂．变形阶段特征如下:(1)载荷应力较低时，试样处于弹性平衡状态，几乎无损伤出现，曲线斜率较大，近似呈较陡的直线，为弹性变形阶段(图5，AB段)．其中少量试样因原生微裂隙闭合，引起微弱塑性变?
Ａ?MPa)范围平均值静泊松比范围平均值抗压强度(MPa)范围平均值页岩1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂质泥页岩615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7试样的静弹性模量、静泊松比与抗压强度的交会图分析(图2、3)表明，抗压强度与静弹性模量关系密切，随着弹性模量的增加呈线性增加，相关系数Ｒ达0．825，而与泊松比呈离散的负相关关系．图2泥页岩试样静弹性模量与抗压强度图Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples图3泥页岩试样静泊松比与抗压强度图Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2应力-应变特征下寺湾地区页岩总应变多小于0．65%，弹性变形所占比例较大，塑性变形阶段极短暂，多数样品无明显塑性变形．粉砂质泥页岩的总应变在0．70%～0．89%之间，塑性变形阶段所占比例略大，应变量在0．10%～0．20%之间(图4)．Heard(1963)认为应力超出σy后，到破裂前，无明显塑性变形(＜3%)就突然破裂的性质，称为脆性，而Evans等(2012)认为是总应变＜1%的为脆性．据此分析，长7泥页岩具有明显的脆性断裂特征．泥页岩总体表现为“弹-短塑性”特征，即:低应力时表现为弹性，高应力时，表现为短暂塑性即破裂．变形阶段特征如下:(1)载荷应力较低时，试样处于弹性平衡状态，几乎无损伤出现，曲线斜率较大，近似呈较陡的直线，为弹性变形阶段(图5，AB段)．其中少量试样因原生微裂隙闭合，引起微弱塑性变形，存在初始压密段(如图4中YY18-7、YY13-31试样、图5，AA'段)，该段应变量增加明显，曲线形态略上弯．(2)随载荷应力逐渐增加，达到屈服应力σy(图5，B点)后，试样开始出现损伤，发生塑性变形，内部?
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同围压和流体饱和状态下致密砂岩弹性各向异性特征[J]. 宋连腾,王赟,刘忠华,王卿. 地球物理学报. 2015(09)
[2]低孔隙度泥页岩应力依赖的各向异性裂纹演化特性研究[J]. 唐杰,吴国忱. 地球物理学报. 2015(08)
[3]页岩宏观破裂模式与微观破裂机理[J]. 钟建华,刘圣鑫,马寅生,尹成明,刘成林,李宗星,刘选,李勇. 石油勘探与开发. 2015(02)
[4]页岩气储层地球物理测井评价研究现状[J]. 王濡岳,丁文龙,王哲,李昂,何建华,尹帅. 地球物理学进展. 2015(01)
[5]致密气储层可压裂性测井评价方法[J]. 孙建孟,韩志磊,秦瑞宝,张晋言. 石油学报. 2015(01)
[6]页岩气储层纵横波叠前联合反演方法[J]. 张广智,杜炳毅,李海山,陈怀震,李振振,印兴耀. 地球物理学报. 2014(12)
[7]利用测井数据实现横波速度的反演及应用效果分析[J]. 王彦仓,杜维良,刘喜恒,秦凤启,佟凤芝. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]泥页岩岩石物理建模研究[J]. 董宁,霍志周,孙赞东,刘致水,孙永洋. 地球物理学报. 2014(06)
[9]基于应力–应变曲线的岩石脆性特征定量评价方法[J]. 周辉,孟凡震,张传庆,徐荣超,卢景景. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[10]基于各向异性岩石物理模型的页岩气储层横波速度预测[J]. 胡起,陈小宏,李景叶. 石油物探. 2014(03)
本文编号：3491766
【文章来源】：地球物理学进展. 2016,31(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
鄂尔多斯盆地东南部陆相页岩气实验分析井与研究区位置图
地球物理学进展www．progeophys．cn2016，31(2)表1泥页岩试样地层条件下岩石力学实验结果表Table1Ｒockmechanicsexperimentresultsofshalesamplestestedundertheformationconditions岩性样品数静弹性模量(MPa)范围平均值静泊松比范围平均值抗压强度(MPa)范围平均值页岩1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂质泥页岩615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7试样的静弹性模量、静泊松比与抗压强度的交会图分析(图2、3)表明，抗压强度与静弹性模量关系密切，随着弹性模量的增加呈线性增加，相关系数Ｒ达0．825，而与泊松比呈离散的负相关关系．图2泥页岩试样静弹性模量与抗压强度图Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples图3泥页岩试样静泊松比与抗压强度图Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2应力-应变特征下寺湾地区页岩总应变多小于0．65%，弹性变形所占比例较大，塑性变形阶段极短暂，多数样品无明显塑性变形．粉砂质泥页岩的总应变在0．70%～0．89%之间，塑性变形阶段所占比例略大，应变量在0．10%～0．20%之间(图4)．Heard(1963)认为应力超出σy后，到破裂前，无明显塑性变形(＜3%)就突然破裂的性质，称为脆性，而Evans等(2012)认为是总应变＜1%的为脆性．据此分析，长7泥页岩具有明显的脆性断裂特征．泥页岩总体表现为“弹-短塑性”特征，即:低应力时表现为弹性，高应力时，表现为短暂塑性即破裂．变形阶段特征如下:(1)载荷应力较低时，试样处于弹性平衡状态，几乎无损伤出现，曲线斜率较大，近似呈较陡的直线，为弹性变形阶段(图5，AB段)．其中少量试样因原生微裂隙闭合，引起微弱塑性变?
Ａ?MPa)范围平均值静泊松比范围平均值抗压强度(MPa)范围平均值页岩1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂质泥页岩615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7试样的静弹性模量、静泊松比与抗压强度的交会图分析(图2、3)表明，抗压强度与静弹性模量关系密切，随着弹性模量的增加呈线性增加，相关系数Ｒ达0．825，而与泊松比呈离散的负相关关系．图2泥页岩试样静弹性模量与抗压强度图Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples图3泥页岩试样静泊松比与抗压强度图Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2应力-应变特征下寺湾地区页岩总应变多小于0．65%，弹性变形所占比例较大，塑性变形阶段极短暂，多数样品无明显塑性变形．粉砂质泥页岩的总应变在0．70%～0．89%之间，塑性变形阶段所占比例略大，应变量在0．10%～0．20%之间(图4)．Heard(1963)认为应力超出σy后，到破裂前，无明显塑性变形(＜3%)就突然破裂的性质，称为脆性，而Evans等(2012)认为是总应变＜1%的为脆性．据此分析，长7泥页岩具有明显的脆性断裂特征．泥页岩总体表现为“弹-短塑性”特征，即:低应力时表现为弹性，高应力时，表现为短暂塑性即破裂．变形阶段特征如下:(1)载荷应力较低时，试样处于弹性平衡状态，几乎无损伤出现，曲线斜率较大，近似呈较陡的直线，为弹性变形阶段(图5，AB段)．其中少量试样因原生微裂隙闭合，引起微弱塑性变形，存在初始压密段(如图4中YY18-7、YY13-31试样、图5，AA'段)，该段应变量增加明显，曲线形态略上弯．(2)随载荷应力逐渐增加，达到屈服应力σy(图5，B点)后，试样开始出现损伤，发生塑性变形，内部?
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同围压和流体饱和状态下致密砂岩弹性各向异性特征[J]. 宋连腾,王赟,刘忠华,王卿. 地球物理学报. 2015(09)
[2]低孔隙度泥页岩应力依赖的各向异性裂纹演化特性研究[J]. 唐杰,吴国忱. 地球物理学报. 2015(08)
[3]页岩宏观破裂模式与微观破裂机理[J]. 钟建华,刘圣鑫,马寅生,尹成明,刘成林,李宗星,刘选,李勇. 石油勘探与开发. 2015(02)
[4]页岩气储层地球物理测井评价研究现状[J]. 王濡岳,丁文龙,王哲,李昂,何建华,尹帅. 地球物理学进展. 2015(01)
[5]致密气储层可压裂性测井评价方法[J]. 孙建孟,韩志磊,秦瑞宝,张晋言. 石油学报. 2015(01)
[6]页岩气储层纵横波叠前联合反演方法[J]. 张广智,杜炳毅,李海山,陈怀震,李振振,印兴耀. 地球物理学报. 2014(12)
[7]利用测井数据实现横波速度的反演及应用效果分析[J]. 王彦仓,杜维良,刘喜恒,秦凤启,佟凤芝. 地球物理学进展. 2014(04)
[8]泥页岩岩石物理建模研究[J]. 董宁,霍志周,孙赞东,刘致水,孙永洋. 地球物理学报. 2014(06)
[9]基于应力–应变曲线的岩石脆性特征定量评价方法[J]. 周辉,孟凡震,张传庆,徐荣超,卢景景. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[10]基于各向异性岩石物理模型的页岩气储层横波速度预测[J]. 胡起,陈小宏,李景叶. 石油物探. 2014(03)
本文编号：3491766
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