页岩储层岩心地应力方向古地磁实验研究

发布时间：2019-10-15 12:09

【摘要】：由于多裂缝页岩岩心具有完整性较差、磁矩较小等特点,导致利用古地磁实验方法测定水平地应力方向时存在误差。依据在统计意义上岩心黏滞剩磁分量的地理方向与现代地磁场方向相近的原则,研究利用黏滞剩磁进行页岩岩心定向的方法。考虑到高温退磁方法在实验过程中会引发诱导磁成分而影响实验结果的准确性,因此选择利用逐步交变退磁方法分离出岩心剩磁成分中的黏滞剩磁分量,实验结果处理方法采用EnKin主向量法以及主成分分析法,同组多块平行岩心数据采用Fisher平均统计。结合声发射Kaiser效应测试实验,最终计算出水平地应力地理方位角。对取自川南某区块两口页岩气井的73块岩心进行室内古地磁实验测试,针对页岩发育多裂缝、完整性较差、磁矩较小的特点进行误差分析,以此为基础提出相应提高测量精度的对策。将测试结果与先期地震数据以及现场测井数据进行比较,数据结果吻合度较高,由此说明在实验误差校正后,利用交变退磁结合声发射实验测量多裂缝页岩储层地应力方位的可靠性较高。
【图文】：

古地磁,试样加工,方法,岩心

法结合主成分分析法［12－13］进行黏滞剩磁的分离。设置最大角度偏差临界值MAD=10°，当超过临界值的时候，需要对数据进行重新筛眩对同一组岩样的剩磁方向矢量一般用Fisher统计方法［14］，以便得到一组样品的测试结果。二、页岩岩心定向实验方案1．岩心试样的制备古地磁实验岩样制备分为两步:①如图1所示，在全尺寸岩心柱面上作出平行于岩心柱轴线的古地磁实验以及声发射Kaiser效应实验共同的标志线［15］，并将标志线延伸到岩心截面上;②将全尺寸岩心加工为直径25mm，高度25mm的标准样品，每一块标准样品端面上都标出与标志线平行的过轴心直线。图1古地磁试样加工方法页岩岩心表面发育大量天然裂缝，很难保证钻取岩心的长度达到25mm，获取的73块页岩岩心长度大致分为3个等级:15mm、20mm、25mm，岩心分组情况如表1。表1古地磁实验岩心分组井号深度/m实验组数实验岩心数量3631．24～3631．4717201井3660．83～3660．94153654．21～3654．49163663．34～3663．502103608．81～3609．01314202井3635．69～3635．914213636．88～3637．08210合计14732．实验方案采用英国molspin公司的交变退磁仪和旋转磁力测量仪，按照以下流程进行实验研究:①利用旋转磁力测量仪测量本组岩心各样品退磁前的天然剩磁方向与强度;②将样品依次放入交变退磁仪中，每次设置磁场强度峰值为150、200、250、300、350奥斯特，进行退磁;③利用旋转磁力测量仪测各样品每次退磁后的剩磁方向与强度;④将150～350奥斯特磁场强度下的数据进行处理分析，得到每一块样品标志线的地理方位;⑤将同组样品标志线地理方位数据进行Fisher平均，得到平均地理方位。三、数据处理与误差分析1．古地磁实验数据处理实验中每一步交变退磁

曲线,剩磁强度,岩心,曲线

磁前的天然剩磁方向与强度;②将样品依次放入交变退磁仪中，每次设置磁场强度峰值为150、200、250、300、350奥斯特，进行退磁;③利用旋转磁力测量仪测各样品每次退磁后的剩磁方向与强度;④将150～350奥斯特磁场强度下的数据进行处理分析，得到每一块样品标志线的地理方位;⑤将同组样品标志线地理方位数据进行Fisher平均，得到平均地理方位。三、数据处理与误差分析1．古地磁实验数据处理实验中每一步交变退磁后，测出岩心的剩磁方向(方位角与倾角)以及剩磁强度，并绘制正交投影下的Z氏图与剩磁强度曲线(见图2)。图2201井岩心1－1Z氏图(上)与剩磁强度曲线(下)从Z氏图中可以看出，岩心1－1中150、200、250、300奥斯特这四个退磁点线性程度良好，说明退磁成分只有一种，即为黏滞剩磁，而350奥斯特开始偏离直线(部分岩心剩磁在350奥斯特下仍保持良好的线性)，结合主成分分析法，得出标志线地理方向的磁偏角D=321．9°，磁倾角I=35．4°。从剩磁强度曲线中可以看出，在前2步退磁过程中，剩磁强度下降较快，后3步退磁剩磁强度逐渐稳定。2．古地磁实验误差分析2．1仪器精度误差从页岩岩心剩磁强度曲线可以看出，在退磁过程中，尤其是在高退磁强度下，页岩剩磁强度在0.1mA/m以下，此时旋转磁力仪的系统误差将对剩磁矢量x，y，z方向的分量产生不可忽视的影响，，Z氏图中数据点的线性程度变差，这时需要对同一块岩心在同·2·钻采工艺DＲILLING＆PＲODUCTIONTECHNOLOGY2017年9月Sep．2017
【作者单位】：中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室·北京;西南油气田分公司工程技术研究院;中海油能源发展股份有限公司工程技术公司;中石化工程技术研究院;
【基金】：国家自然科学基金面上项目“深部裂缝性储层大斜度井水力裂缝非平面扩展机理研究”(编号:51574260);国家自然科学基金重大项目“页岩非浅性工程地质力学特征与预测理论”(编号:51490651)
【分类号】：TE311

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