王府氣田儲(chǔ)層脆性研究

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1、儲(chǔ)層脆性研究方法火成巖油氣藏正逐漸成為油氣勘探的熱點(diǎn)，與常規(guī)油氣儲(chǔ)層相比，其具有自身的特點(diǎn)。作為儲(chǔ)層巖石物理力學(xué)重要性質(zhì)的脆性，以及預(yù)測(cè)脆性特征是目前許多人試圖解決的問題。巖石的脆性是當(dāng)巖石受力達(dá)到某個(gè)極限值時(shí)突然破裂(在破裂前發(fā)生很小的塑性變形)，破裂時(shí)全部以彈性能量的形式釋放出來的一種性質(zhì)。巖石的脆性性質(zhì)可以通過脆性度來表示，脆性度是巖石的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。大量研究發(fā)現(xiàn)，巖石脆性系數(shù)(B)可以根據(jù)巖石力學(xué)法和巖石礦物學(xué)法確定，計(jì)算方法有以下三種。1石力學(xué)特性試驗(yàn)通過對(duì)巖芯樣品進(jìn)行巖芯三軸壓縮實(shí)驗(yàn)（單軸及不同

2、圍壓下的全應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試），在室溫（20℃一25℃）和濕度60%一70%的測(cè)試環(huán)境下，繪制出每個(gè)巖芯的應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^程曲線，采用彈性階段對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變值來計(jì)算巖石楊氏模量和泊松比，從而求得巖石脆性系數(shù)。B=（△E+△μ）/2*100△E——?dú)w一化后的楊氏模量，無因次;△μ——?dú)w一化后的泊松比，無因次;B——脆性系數(shù)，%。圖2不同巖石理論脆性值分布特征對(duì)于實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性可利用塑性位勢(shì)理論來確定應(yīng)力跌落系數(shù)過程的方法檢驗(yàn)，即在巖芯的應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^程曲線中讀取巖石的變形參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)結(jié)果可靠。2利用常規(guī)聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算

3、根據(jù)測(cè)井資料獲得巖石力學(xué)參數(shù)來分析巖石的力學(xué)性質(zhì)更加普遍。利用交叉偶極陣列聲波測(cè)井資料的巖石力學(xué)參數(shù)及不同礦物成分的百分含量，可以有效評(píng)價(jià)地層的脆性。但當(dāng)缺少此項(xiàng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，可以利用常規(guī)測(cè)井中的動(dòng)態(tài)彈性模量和動(dòng)態(tài)泊松比，依據(jù)動(dòng)、靜態(tài)彈性參數(shù)轉(zhuǎn)化方程計(jì)算靜態(tài)彈性模量和靜態(tài)泊松比。其計(jì)算公式如下:Ec——綜合測(cè)定的楊氏模量，MPa;PRc——綜合測(cè)定的泊松比;B——脆性系數(shù)，%。Rickman等人在2007年針對(duì)Barnett頁巖進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，認(rèn)為低泊松比、高彈性模量的頁巖其脆性更好，在火成巖中也可以推廣。夏宏泉，楊雙定

4、等在《巖石脆性實(shí)驗(yàn)及壓裂縫高度與寬度測(cè)井預(yù)測(cè)》一文中也將巖芯脆性系數(shù)實(shí)驗(yàn)和測(cè)井計(jì)算值及相對(duì)誤差進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果表明兩者的結(jié)果是相符的，其可靠的。3采用元素俘獲譜測(cè)井（ECS）或放射性能譜測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)石英的脆性最好，其次是一些暗色礦物，長(zhǎng)石族礦物和方解石的脆性中等，而粘土礦物和有機(jī)質(zhì)的脆性最差。分析脆性礦物占礦物總質(zhì)量的百分比，用巖心分析數(shù)據(jù)校正，得到脆性礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。巖石脆性系數(shù)受巖性和圍壓等因素影響明顯，地層脆性礦物含量越多、泊松比越小、楊氏模量越大，則脆性系數(shù)越大，脆性越強(qiáng)。序號(hào)巖石類型巖石礦物脆性指數(shù)序號(hào)巖石類型

5、巖石礦物脆性指數(shù)1石英117.513白云石38.72鉀長(zhǎng)石21.414方解石26.23酸性斜長(zhǎng)石-15硬石膏26.44角閃石-16綠泥石5.45中性斜長(zhǎng)石2517伊利石-6輝石56.818高嶺石2.37基性斜長(zhǎng)石-19蒙脫石-8微斜長(zhǎng)石-20鋯石33.99正長(zhǎng)石-21綠簾石58.910鈉長(zhǎng)石19.722沸石2811黑云母4923kerogen4.412白云母43.5表1常見巖石礦物的脆性指數(shù)值圖1常見礦物泊松比-楊氏模量分布特征結(jié)晶巖比膠結(jié)物聯(lián)接的巖石脆性度高，結(jié)構(gòu)相同時(shí)，巖石脆性度與礦物組成有關(guān)，因此酸性巖和基性巖的

6、脆性度比中性巖脆性度高，而礦物成分相同時(shí)，結(jié)晶顆粒越小，脆性度越大。此外，孔隙和裂縫對(duì)巖石脆性度的影響較大，孔隙和裂縫越多，則巖石脆性度越小。例如對(duì)待頁巖儲(chǔ)層其脆性指數(shù)，計(jì)算方法如下:脆性指數(shù)=石英含量/(石英含量+碳酸鹽巖含量+黏土含量)×100%．構(gòu)建脆性剖面對(duì)每口井，根據(jù)以上三種或其中數(shù)種方式計(jì)算出脆性指數(shù)，對(duì)具有同樣脆性的巖石和相近彈性參數(shù)的巖石進(jìn)行區(qū)分，從而預(yù)測(cè)一定深度，范圍內(nèi)目的層的脆性程度。因?yàn)橛绊憥r石力學(xué)性質(zhì)的因素很多，一是巖石的地質(zhì)特征，如巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等；二是巖石形成后所受外部環(huán)境因素的

7、影響，如溫度、水以及風(fēng)化剝蝕作用等。我們可以根據(jù)剖面的地質(zhì)意義，參照應(yīng)力關(guān)系，結(jié)合巖芯脆性實(shí)驗(yàn)和測(cè)井資料可建立連續(xù)的巖石脆性剖面，和連井剖面。將少數(shù)井筒脆性情況推廣到整個(gè)儲(chǔ)層,提高預(yù)測(cè)的可靠性。