大港油田孔二段致密砂岩储层可压性评价研究

发布时间：2017-11-02 05:27

  本文关键词：大港油田孔二段致密砂岩储层可压性评价研究

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【摘要】：体积压裂技术是致密油气藏增产改造的一项重要措施,要求压裂后形成的裂缝网络越复杂越好。可压裂性指数是评价储层形成裂缝网络能力的重要参数,对于压裂层段筛选具有重要的意义。本文以大港油田孔二段致密砂岩储层为研究对象,基于实验和理论分析相结合的方法对致密砂岩储层可压性进行了研究。分别研究了该储层的基本地质特征、岩石的破裂形态表征方法及其影响因素、岩石破裂能量特征及脆性表征方法和考虑天然裂缝张开长度的可压性指标,最终结合脆性和天然裂缝特征建立了可压性综合评价方法。具体研究方法和认识如下：(1)开展了三轴岩石力学、矿物组成和地应力测试实验,研究了致密砂岩储层的地质特征。研究结果表明,孔二段致密砂岩石英含量最多,平均为27.14%,其次为斜长石和粘土矿物,分别为17.57%和16.85%,矿物组成分布差异性较大；杨氏模量平均值为17743MPa,泊松为0.267,岩性对力学性质的影响不大；水平主应力差异系数在0.2-0.3之间；天然裂缝发育,平均倾角为24°,平均走向角为34.8°。分析认为孔二段储层具备形成裂缝网络的能力。(2)分析了岩石变形破坏特征规律,对岩石的破裂模式进行了研究,采用分形几何方法,提出了结合岩石破裂端面和破裂角的破裂形态的表征方法,分析了影响岩石破裂形态的影响因素。研究结论表明扩容性是表征岩石破裂形态的重要因素,破裂形态还与杨氏模量、泊松比和峰值应变相关,与脆性矿物含量、峰值强度和残余强度无关。(3)建立了考虑扩容的断裂能计算模型,分析了张性和剪切破裂的能量耗散特征及断裂能与各参数之间的关系,建立了结合破裂形态和断裂能的脆性表征方法,并对页岩和致密砂岩脆性方法进行了对比。研究结果表明断裂能与破裂复杂程度系数的相关性超过0.7,与杨氏模量、峰值应变和剪胀角相关性较大,与脆性矿物和泊松比关系不大；龙马溪组页岩力学性质与矿物组分密切相关,而孔二段致密砂岩脆性与矿物组分相关性不大,微裂缝和层理并不发育,天然裂缝是其形成裂缝网络的关键因素。(4)采用二维裂缝扩展模型和位移不连续方法,研究了影响天然裂缝张开的因素,建立了考虑天然裂缝张开大小的可压性模型。研究结果表明,天然裂缝抗张强度越小张开的角度区间越大。逼近角越小,应力差异系数越小,张开长度越大。(5)结合脆性和天然裂缝特征,建立了孔二段致密砂岩可压裂性综合评价方法。研究结果得到脆性指数与杨氏模量、剪胀角和峰值应变的权重系数分别为0.262、0.353、0.385,天然裂缝张开长度与逼近角和应力差异系数的权重系数分别为0.52和0.48。储层良好的脆性和天然裂缝发育程度是良好的可压性的必备条件。矿场验证结果表明本文提出的可压性性评价方法符合现场压裂施工的实际情况,对大港油田孔二段致密砂岩储层的压裂方案设计具有一定的指导意义。
【关键词】：致密砂岩 脆性 岩石破裂 天然裂缝 可压性
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究目的与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 脆性表征方法的研究现状10-13
• 1.2.2 可压性评价方法研究现状13-16
• 1.3 本文的主要研究内容和技术路线16-17
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 本文技术路线17
• 1.4 本文研究的创新点17-18
• 第2章 孔二段致密砂岩储层地质特征研究18-35
• 2.1 岩石矿物组成特征18-21
• 2.1.1 总的矿物含量特征18-20
• 2.1.2 矿物组成的分布特征20-21
• 2.2 岩石力学特征21-28
• 2.2.1 岩石的弹性参数特征22-25
• 2.2.2 岩性对岩石力学特征的影响分析25-28
• 2.3 地应力状态28-31
• 2.3.1 差应变地应力测试28-30
• 2.3.2 地应力计算30-31
• 2.4 天然裂缝发育情况31-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 基于分形几何的岩石破裂形态研究35-56
• 3.1 岩石变形破坏特征规律分析35-40
• 3.1.1 岩石的变形特征35-37
• 3.1.2 岩石的强度特征37-38
• 3.1.3 岩石的能量特征38-39
• 3.1.4 岩石的破裂特征39-40
• 3.2 岩石破裂模式研究40-45
• 3.2.1 三轴实验条件下岩石破裂模式40-42
• 3.2.2 矿物组成对岩石破裂模式的影响42-44
• 3.2.3 力学参数对岩石破裂模式的影响44-45
• 3.3 岩石破裂形态分形几何表征及影响因素研究45-55
• 3.3.1 岩石破裂形态表征方法45-49
• 3.3.2 岩石破裂形态影响因素分析49-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 岩石破裂断裂能及脆性表征方法研究56-75
• 4.1 考虑扩容的岩石应力应变关系56-59
• 4.2 岩石破坏断裂能及裂纹面积计算方法59-62
• 4.2.1 岩石破坏断裂能计算方法59-60
• 4.2.2 裂纹面积的实验统计方法60-62
• 4.3 岩石破坏能量特征研究62-67
• 4.3.1 理论与实验结果对比分析62-63
• 4.3.2 张性破裂和剪切破裂能量耗散分析63-64
• 4.3.3 断裂能与力学参数关系研究64-67
• 4.4 基于岩石破裂形态和断裂能的脆性评价方法研究67-74
• 4.4.1 岩石破裂形态与脆性的关系67-70
• 4.4.2 孔二段致密砂岩脆性典型特征分析70-72
• 4.4.3 各参数的物理意义和关系72-73
• 4.4.4 建立孔二段致密砂岩脆性评价方法73-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 考虑天然裂缝张开长度的可压性指标研究75-93
• 5.1 水力裂缝与天然裂缝交互扩展模式75-77
• 5.2 水力裂缝与天然裂缝交互扩展模型77-87
• 5.2.1 裂缝扩展模型77-79
• 5.2.2 裂缝扩展准则79-81
• 5.2.3 裂缝交互扩展判断准则81-82
• 5.2.4 模型求解方法82-87
• 5.3 裂缝交互计算分析及可压性指标建立87-92
• 5.3.1 天然裂缝张开和穿过判断准则分析88-90
• 5.3.2 逼近角和地应力差异对天然裂缝张开长度的影响90-91
• 5.3.3 建立考虑天然裂缝张开的可压性指标91-92
• 5.4 本章小结92-93
• 第6章 致密砂岩可压性综合评价方法研究93-100
• 6.1 可压性综合评价方法的建立93
• 6.2 灰色关联法确定权重系数93-96
• 6.2.1 灰色关联法的基本理论和步骤93-95
• 6.2.2 计算权重系数95-96
• 6.3 矿场验证分析96-99
• 6.4 本章小结99-100
• 第7章 结论与建议100-102
• 7.1 结论100-101
• 7.2 建议101-102
• 致谢102-103
• 参考文献103-109
• 攻读硕士期间发表论文及科研成果109

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