基于声发射的岩石脆性表征及裂缝复杂性研究

发布时间：2020-06-26 10:51

【摘要】：储层岩石具有脆性特征是其能够实现缝网压裂的储层条件。本文通过开展三轴压缩-声发射联测试验研究岩石破裂的脆性特征,应用声发射累积能量重新定义了新的脆性指数,利用此脆性指数评价岩石脆性,其灵敏度更高。根据声发射定位确定了岩石破裂的局部脆性特征,基于损伤力学观点定义了局部损伤指数,利用局部声发射累积能量定义了局部脆性指数。基于复杂网络理论定义了裂缝复杂性指数来表征裂缝网络的复杂性,通过水力压裂试验和声发射定位试验得到了水裂压裂裂缝网络的拓扑结构,研究了岩石脆性与压裂裂缝网络复杂性的关系,研究结果对压裂效果的评价和压裂施工优化具有重要意义。本文的主要研究内容有:首先,通过开展三轴压缩-声发射联测试验研究了岩石破裂的脆性特征,得出了岩石试样的脆性越强,更易发生突发式破裂,而当试样的脆性较弱时,其破裂形式更多地表现为渐进式破裂的结论。其次,利用声发射累积能量研究了岩石脆性特征。岩石脆性越强,声发射能量最大值越大。应用声发射累积能量重新定义了新的脆性指数来评价岩石的脆性,并通过声发射定位确定了岩石破裂的局部脆性特征,根据损伤理论观点应用局部声发射累积能量系数定义了局部损伤指数,据此建立了表征局部脆性的局部脆性指数。再次,分析了复杂网络理论的使用条件,发现其可用于评价水力压裂裂缝网络,应用裂缝网络的整体效率和集聚系数两个参数建立了表征裂缝网络复杂性的裂缝复杂性指数。最后,应用RFPA2D有限元软件确定了能够形成裂缝网络的天然裂缝和水平主应力差的最佳条件,据此开展了不同脆性岩石水力压裂试验和声发射定位试验。根据试验结果得到了水力压裂裂缝网络的拓扑结构,通过拓扑结构并应用所建立的裂缝复杂性指数评价了裂缝网络的复杂性。最终得出结论:(1)岩石脆性越强,压裂形成裂缝网络越复杂;(2)将裂缝网络分为了3类:简单缝网、半连通缝网和全连通缝网;(3)通过将岩石进行分区研究了局部脆性指数与局部平均度值之间的关系。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.1
【图文】：

非常规油气,产能预测

从而使得非常规油气在全球的油气组成中占有开发经验，并将其应用到我国的生产实践中，非现出了极大的经济发展潜力[4]，其将逐步在我国例，从而可以为我国的油气安全提供保障。源的概念是相对于常规油气资源而提出来的，主济价值的油气资源[5]。随着技术的发展，非常规，相对地，开采的持续进行使得常规油气的可采较非常规油气相当。所以非常规油气资源是一有工业价值的非常规油气资源主要有页岩气、煤油和油砂等 7 类[6]。种类多种多样，在油藏储层内的赋存方式也各不，并且总体储量丰富，但非常规油气资源丰度较（通常其空气测渗透率小于 0.1mD，孔隙度低于益低等“四低”特点[7-9]。“四低”特点使得开采改善储层油气的渗流通道，从而达到有效开采油

形态图,压裂改造,裂缝延伸,形态

子等参数修正了 C. L. Cipolla 等所提出的裂缝复杂性指数，得到了裂缝复杂性指数新的表征方法。郭天魁等[54]为了对压裂裂缝的复杂性进行定量表征，基于分形理论采用压裂裂缝结构面迹长的分维值来表示裂缝的复杂程度，其理论依据是认为裂缝结构的分布具有分形性质。此外，他们还提出可以应用裂缝密度来评价裂缝复杂性，其中他们采用的是面密度。侯冰等[55]通过开展水力压裂室内试验研究了页岩压裂时裂缝的扩展规律，并提出应用“裂缝沟通面积（SRA）”这一指标并结合压裂能否形成有效裂缝网络来评价水力压裂效果，同时研究确定了利于形成裂缝网络以及形成高裂缝沟通面积的最佳条件。刘玉章等[56-57]经分析得知，水力压裂形成裂缝网络的复杂程度受制于地质因素和工程因素，基于此研究观点，他们提出并定义了缝网发育指数（FNCI）来定量表征裂缝网络的复杂程度，该参数综合考虑了地质因素（包括储层岩石脆性指数，天然裂缝的线密度等）和工程因素（包括施工井底压力，压裂液黏度，施工排量等），能够综合反映水力压裂裂缝网络的复杂程度。

【参考文献】