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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. 相似文献
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目前绝大部分可压裂性模型以弹性参数脆性指数法为基础评价页岩储层可压裂性,然而通过岩石应力应变特性、岩石力学测试统计结果和矿场压裂实例分析可知,通过弹性参数评价页岩脆性缺乏理论依据,且与实验测试、压裂效果等相悖.针对页岩储层可压裂性定义不统一、不全面的问题,综合分析了影响页岩体积压裂过程中压碎难度、缝网的复杂度、获得较高改造体积的概率以及压裂后导流能力等方面,给出了新的且全面的可压裂性定义.基于可压裂性科学内涵,综合考虑页岩脆性、围压、天然裂缝发育程度、断裂韧性和抗压强度,建立了页岩可压裂性评价新模型及归一化指数模型,此模型通过室内试验测试和现场测井数据可分别实现室内和矿场储层可压裂性的定量表征.本文所建立地可压裂性模型在页岩典型井中开展了应用分析,并与已有可压裂性评价模型进行了对比,其评价结果与压后产能监测数据相一致,验证了本文模型的准确性. 相似文献
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采用实验手段研究岩石的动、静弹性参数的变化规律及动、静态参数间的相互关系时存在着测试成本高,工作量大,普适性差且可靠性较低等问题.对岩样在单轴压缩加载条件下的破坏过程,采用岩石破裂过程分析RFPA系统进行数值模拟,获取岩样的应力—应变曲线可计算得到静态弹性参数.从弹性波动理论出发,采用交错网格有限差分方法,对超声波透射实验进行数值模拟,获取纵、横波速度可计算得到动态弹性参数.对50块不同的气饱和孔洞型岩样同步计算其动、静态弹性参数,并分析动、静态弹性参数随孔隙度的变化规律及动、静态弹性参数间的关系.结果表明:动弹性模量大于静弹性模量,且二者之间的线性关系良好,而动、静泊松比之间不存在明显的相关关系.该项研究为动、静弹性参数关系研究提供了新的方法,研究结果对于指导储层预测、油气检测以及地震资料综合解释都有重要的意义. 相似文献
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脆性指数是致密砂岩储层评价的重要参数,利用常规测井资料计算脆性指数,对致密砂岩油、气资源的勘探、开发具有重要意义．因此,本文以鄂尔多斯盆地桐川地区长7段为例,开展致密砂岩储层脆性指数常规测井评价方法研究．首先,利用全岩矿物X射线衍射分析、阵列声波测井资料,定量计算了脆性指数;第二,构建岩石矿物组分模型,利用常规测井曲线,通过最优化求解方法,预测了脆性指数;第三,在验证了预测结果的准确性后,将基于多矿物模型的脆性指数计算方法在研究区内推广、应用,并精细刻画脆性指数平面分布规律．研究表明：基于岩石矿物组分和声波特性的脆性指数计算结果具有较高的一致性,利于方法的结合和计算结果的相互验证;研究区内脆性指数与常规测井参数具有一定的相关性,但未达到参数间数学关系定量拟合的要求;以基于声波特性计算的脆性指数为参考值,通过多矿物模型并利用常规测井资料的计算结果具有较高的准确性;研究区东部脆性指数高于西部,相应的工业油流井点也主要分布在东部．本文提出的脆性指数常规测井评价方法,可在无岩心测试、特殊测井资料的条件下计算岩石脆性指数,为致密砂岩油、气资源勘探、开发丰富了技术手段． 相似文献
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岩石脆性直接影响储层压裂,是储层压裂改造之前必不可少的环节。本文对松辽盆地青山口组粉砂岩,分析岩石动、静态脆性特征。基于岩石力学实验获得的应力-应变的关系,调查岩石的脆塑性体特征,结果显示静态弹性参数获得的脆性指数与应力跌落系数呈现负相关性,其中脆性指数B_2(杨氏模量E和泊松比v归一化后的均值)与应力跌落系数相关性最好。分析矿物组分与脆性指数B_2、杨氏模量和泊松比的关系,认为相关层系石英、黄铁矿、碳酸盐岩类矿物可作为脆性矿物。基于B_2,在超声波实验中调查了孔隙流体、孔隙度对岩石动态脆性特征的影响,发现孔隙流体能够增强岩石的塑性,降低岩石脆性,且孔隙度越大,岩石脆性降低幅度越大。在饱含不同流体的岩石中,饱气粉砂岩的脆性最高,饱油次之,饱水最小,且饱油、饱水岩石脆性非常接近。对比岩石力学和超声波实验测量结果显示,整体上超声波实验获得的脆性指数比岩石力学实验获得的脆性指数大,不过,二者均随着孔隙度增大而降低,且差值随孔隙度增大而增大。原因在于超声波属于无损测试,而力学实验过程中导致了岩石内部的微裂缝、孔隙发生了改变。此外,低孔隙度岩石的脆性,主要与岩石内部微裂缝的发育程度有关。 相似文献
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基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现：①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。 相似文献
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岩石塑性变形条件下的Mohr-Coulomb屈服准则 总被引：4，自引：0，他引：4
传统的Mohr-Coulomb强度准则仅描述了峰值强度状态下正应力和剪应力之间的关系,作为岩石破坏的判据.本文拓展概念,提出Mohr-Coulomb屈服准则表述岩石发生塑性变形后不同应力状态下屈服面的应力应变关系.在总结实验研究的基础上建立了使用三轴压缩试验数据确定塑性参数c和φ随内变量κ变化的实验技术方法,给出了评价各向同性模型精度的参量表达以及某些测试结果.采用具有各向同性强(软)化规律的Mohr-Coulomb屈服准则,利用岩石的初始屈服、峰值屈服和残余屈服三组参数可以将全过程应力应变曲线简化表征为四直线模型,它比三线性模型有更广泛的适用性.本文的结果为工程地质数值模拟提供了理论和实验基础,具有指导意义. 相似文献
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总有机碳含量(TOC)是评价页岩有机质丰度和生烃能力的重要指标.常规TOC预测方法是通过对弹性参数体(例如密度反演体)进行线性拟合得到的,该方法具有地区经验性,并且缺乏有效的理论支撑.针对此问题,本文以岩石物理驱动的物性参数反演作为技术手段,首先对典型页岩的矿物组分以及孔隙流体特征进行分析,得出影响页岩弹性参数变化的四个主要因素分别是等效脆性矿物体积分数、黏土体积分数、TOC以及总孔隙度,进而可有效减少待反演参数个数,提高物性参数反演算法的可行性.在此基础上,将Grana提出的线性化岩石物理模型推广至页岩,建立线性化页岩岩石物理模型,并在贝叶斯理论框架下建立页岩物性参数反演,实现从弹性参数反演体直接提取TOC、总孔隙度以及等效脆性矿物体积分数等多个页岩物性参数,为后续的页岩气甜点(最佳的页岩气勘探与开发的区域或层位)评价提供可靠的数据支撑.模型数据和实际数据测试验证了该反演算法的有效性. 相似文献
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页岩气储层地球物理测井研究进展 总被引：6，自引：2，他引：4
页岩气是储存在页岩中以游离态和吸附态存在的天然气,是一种非常规油气资源.地球物理测井技术具有方法多、纵向分辨率高、信息量大、连续、方便、灵敏等优势,能够获得沿井眼剖面的岩石物理参数,是常规油气资源和非常规油气储层评价的重要手段.文章综述了页岩气储层的地质特点,总结了国内外页岩气测井系列和页岩气的测井响应特征.针对测井信息的处理,给出了基于测井有机碳含量(TOC)计算和成熟度指数(MI)的研究进展,讨论了页岩岩性识别、矿物计算和裂缝的评价方法,并对美国页岩气测井评价实例做了介绍.最后,指出目前页岩气测井技术存在的问题和未来的突破方向和思路,对指导页岩气勘探和经济评价具有重要指导意义. 相似文献
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为认识黏土矿物和裂缝对岩石有效应力的影响,提出了双组份裂缝岩石椭圆模型.同时,将双组份裂缝岩石椭圆模型等效为共聚焦的椭圆岩石环与椭圆黏土环的叠加;基于复变函数和保角变换,分别得到了黏土环内椭圆长半轴和短半轴与压力间的关系式.进而结合椭圆孔渗透率计算式和岩石有效应力表达式,计算与分析了岩石孔隙度、黏土矿物含量、硬度比以及椭圆孔截面纵横比等参数对有效应力系数的影响.结果表明,当岩石中不含黏土矿物时,有效应力系数随纵横比的减小而增大,且小于1.0,这与Bernabé的观点一致.当岩石中含有易于压缩的黏土矿物,且纵横比为1.0（孔隙截面为圆形）时,有效应力系数随硬度比和黏土矿物含量的增大而增大,甚至远大于1.0,这与Al-Wardy等的研究结论一致;当纵横比小于1.0时,有效应力系数表现出了明显的非线性特征,随硬度比的增大而增大——甚至远大于1.0,而随黏土矿物含量的增大而减小,纵横比对有效应力系数的影响受黏土矿物含量大小的影响.易于压缩组分和裂缝的存在使得岩石有效应力系数变化特征更为复杂. 相似文献
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地应力是评价页岩气储层是否可压裂成网的重要参数.利用地震资料进行地应力参数预测可以根据水平应力差异比(DHSR,Differential Horizontal Stress Ratio)值大小来判断.现阶段计算水平应力差异比主要基于具有对称轴的横向各向同性介质理论,即HTI介质假设,欠缺对页岩中实际大量存在的VTI特征的考虑.本研究同时考虑页岩气地层VTI和HTI特征的作用,利用正交各向异性介质岩石物理关系,推导出水平应力差异比与弹性参数及各向异性参数之间的关系.首先,在分析应力应变本构方程的基础上,对正交各向异性介质(OA)的本构方程进行推导,通过胡克定律一般形式获得正交各向异性介质的应力和应变关系;其次,利用该应力和应变关系推导出最大水平应力、最小水平应力和水平应力差异比与地层弹性参数和各向异性参数的关系并定义了参数正交各向异性水平应力差异比(ODHSR,Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio);最后,对正交各向异性水平应力差异比ODHSR与具有水平对称轴的横向各向同性介质的DHSR进行了对比,证明了本文的正交各向异性水平应力差异比(ODHSR)计算公式. 相似文献
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冻土应力-应变曲线的分形逼近 总被引：6，自引：0，他引：6
基于冻土应力 应变曲线的细观结构具有分形性质的事实 ,提出了逼近冻土应力 应变曲线的分形方法 .利用分形几何中的线性双曲迭代函数系统 (LHIFS)理论 ,选取垂直压缩因子为参数建立了逼近冻土应力 应变曲线的LHIFS ,其次讨论了使LHIFS生成的线性分形插值函数 (LFIF) (即LHIFS的吸引子 )成为冻土应力 应变曲线的最佳逼近时垂直压缩因子应取的最佳点的计算方法 ,然后给出了利用最佳点求冻土应力 应变曲线分形维数的方法 ,最后给出了简单例子 .提出的方法为编程模拟具有分形性质的地质材料的应力 应变曲线及计算其分形维数提供了一般方法 . 相似文献
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考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关. 相似文献
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钻孔应变观测是地壳岩石应变相对测量的主要方法,对其附加应力场的研究,可以有效分析岩石压应力向探头的传递过程,可对应变仪有关力学参数的设计和观测数据的物理解释提供帮助。考虑到外加应力在岩石、水泥和仪器钢筒等3层介质中传递的实际情况,根据弹性力学中的厚壁圆筒方程,推导轴对称应力作用下岩石压应力的传递系数公式,分析影响机制,并给出有关变化规律曲线和定量指标。 相似文献
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钻孔应变观测是地壳岩石应变相对测量的主要方法,对其附加应力场的研究,可以有效分析岩石压应力向探头的传递过程,可对应变仪有关力学参数的设计和观测数据的物理解释提供帮助。考虑到外加应力在岩石、水泥和仪器钢筒等3层介质中传递的实际情况,根据弹性力学中的厚壁圆筒方程,推导轴对称应力作用下岩石压应力的传递系数公式,分析影响机制,并给出有关变化规律曲线和定量指标。 相似文献
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研究了温度和应变率对岩石破裂强度的影响，得到了岩石圈中一些典型岩石破裂强度的新的经验规律.新的经验规律除考虑围压和标本尺度的影响外，还考虑了温度和应变率的影响，并增加了新岩石的结果，所以更能反映岩石圈内岩石破裂的真实状态.通过对鄂尔多斯平均流变结构的计算和对比研究表明：传统的忽略脆性破裂的流变模型过高地估计了流变强度，流变机制的分布也不尽合理.而考虑了脆性破裂机制的流变模型的结果表明脆性区分为两部分，浅部以摩擦滑动机制控制，深部以脆性破裂机制控制.由于新的经验规律考虑的代表性岩石更全面，并考虑了应变率的影响，得到的脆性区的范围进一步增大,流变强度进一步降低. 相似文献
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