本文關(guān)鍵詞：層理性頁巖浸水力學(xué)弱化及其對井壁失穩(wěn)影響研究

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【摘要】：新世紀(jì)以來,我國的能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整,對天然氣等清潔能源的需求不斷增加,加大頁巖氣的勘探開發(fā)對優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)十分必要。本文針對頁巖氣水平井井壁普遍垮塌這一嚴(yán)重制約頁巖氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵問題,以川中南長寧頁巖氣區(qū)塊的層理性頁巖為研究對象,通過礦物組分實驗、電鏡掃描實驗、理化特性實驗、巖石飽水實驗和常規(guī)三軸抗壓強(qiáng)度實驗等室內(nèi)實驗,對層理性頁巖浸水力學(xué)弱化過程中的彈性模量、泊松比、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等巖石力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究,結(jié)合長寧區(qū)塊地質(zhì)資料和測井?dāng)?shù)據(jù),以長寧201-H1井為例分析了浸水力學(xué)弱化條件下層理傾角和井眼方位對水平井井壁失穩(wěn)的影響。本文主要內(nèi)容包括：(1)綜合分析了目標(biāo)區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征、地層剖面特征和儲層巖石的弱結(jié)構(gòu)面類型及成因。長寧構(gòu)造主要儲層是位于2300m左右的龍馬溪組,巖性主要為深灰色、黑色頁巖,底部為生物灰?guī)r。龍馬溪組層理性頁巖是一種層狀結(jié)構(gòu)巖體,可視為各向異性彈性體,其穩(wěn)定性較差,其不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生剪切滑移破壞。(2)通過分析巖石礦物組分實驗、理化特性實驗和電鏡掃描實驗的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)龍馬溪組層理性頁巖脆性礦物含量高,黏土礦物以伊利石為主,少量伊蒙混層,發(fā)育有大量的層理弱面和微裂隙,孔隙多為納米孔,浸水后出現(xiàn)片狀分布的微裂縫,屬于弱膨脹性硬脆性頁巖。(3)進(jìn)行了飽水實驗和巖石力學(xué)實驗,結(jié)果表明：目標(biāo)巖樣飽和含水率低,在飽水24h后達(dá)到最大值1.1%左右,水化膨脹性弱；巖樣破壞方式主要為脆性破壞,易沿層理面發(fā)生破壞,彈性模量和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯的各向異性,在層理傾角為50°至70°之間時最低；層理面膠結(jié)強(qiáng)度低,受水化作用的影響大,隨著飽和含水率的增加,抗壓強(qiáng)度迅速降低,最大可降低35%左右。(4)結(jié)合長寧201-H1井鉆井資料,分析了浸水力學(xué)弱化條件下層理傾角與井眼方位對井壁失穩(wěn)的影響。在沿最小水平主應(yīng)力方向鉆進(jìn)時,坍塌壓力最��；隨著飽和含水率的增加,坍塌壓力逐漸增大,發(fā)生弱面破壞的層理傾角范圍逐漸增大,高飽水巖樣中發(fā)生弱面破壞的層理傾角范圍擴(kuò)大到30°至85°,從而導(dǎo)致井壁更易坍塌失穩(wěn)。浸水力學(xué)弱化對弱面強(qiáng)度的影響最明顯,對坍塌壓力的影響比各向異性的影響更大,力學(xué)弱化和層理傾角的綜合影響下坍塌壓力的增加幅度達(dá)到73%。
【關(guān)鍵詞】：頁巖氣 弱結(jié)構(gòu)面 層理傾角 力學(xué)弱化 坍塌壓力
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE21
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究目的與意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 頁巖氣成藏機(jī)理8-9
• 1.2.2 頁巖氣儲層特征9-10
• 1.2.3 頁巖氣鉆井工藝技術(shù)10-11
• 1.2.4 頁巖力學(xué)性質(zhì)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.5 頁巖氣井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)思路15-16
• 第2章 研究區(qū)塊地質(zhì)特征16-20
• 2.1 區(qū)塊構(gòu)造特征16-17
• 2.2 區(qū)塊地層剖面特征17-18
• 2.3 弱結(jié)構(gòu)面類型及成因18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 層理性頁巖礦物組分及微觀結(jié)構(gòu)研究20-31
• 3.1 層理性頁巖礦物組分研究20-24
• 3.1.1 全巖礦物分析21-22
• 3.1.2 黏土礦物測試分析22-24
• 3.2 層理性頁巖微觀結(jié)構(gòu)研究24-27
• 3.3 層理性頁巖理化特性分析27-30
• 3.3.1 陽離子交換容量測定27-28
• 3.3.2 比表面積測試28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 層理性頁巖浸水力學(xué)弱化實驗研究31-46
• 4.1 實驗巖樣制備31-32
• 4.2 層理性頁巖飽和吸水實驗研究32-34
• 4.2.1 試驗程序32
• 4.2.2 實驗結(jié)果分析32-34
• 4.3 層理性頁巖巖石力學(xué)特征實驗研究34-45
• 4.3.1 層理性頁巖三軸抗壓強(qiáng)度試驗34-36
• 4.3.2 三軸抗壓強(qiáng)度實驗結(jié)果及分析36-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 層理性頁巖水平井井壁穩(wěn)定性研究46-66
• 5.1 頁巖氣水平井井壁應(yīng)力分布狀態(tài)46-51
• 5.1.1 主地應(yīng)力在井坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換46-48
• 5.1.2 水平井井壁應(yīng)力分布狀態(tài)48-51
• 5.2 層理性頁巖破壞失穩(wěn)判別51-55
• 5.2.1 含單組弱面頁巖的強(qiáng)度理論51-53
• 5.2.2 層理面強(qiáng)度浸水力學(xué)弱化53-54
• 5.2.3 井壁穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則54-55
• 5.3 層理性頁巖浸水力學(xué)弱化對井壁失穩(wěn)的影響分析55-64
• 5.3.1 浸水力學(xué)弱化對彈性模量的影響55-57
• 5.3.2 浸水力學(xué)弱化對三軸抗壓強(qiáng)度的影響57-58
• 5.3.3 浸水力學(xué)弱化對內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的影響58-60
• 5.3.4 浸水力學(xué)弱化對坍塌壓力的影響60-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第6章 結(jié)論與建議66-69
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 建議67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果75

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4 董立;;我國需要盡快開展頁巖氣的勘探開發(fā)[J];石油與天然氣地質(zhì);2009年02期

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6 本刊編輯部;;我國研究人員發(fā)現(xiàn)頁巖氣的直接存在[J];天然氣工業(yè);2009年09期

7 李立;;中國正式實施新型能源頁巖氣開發(fā)[J];石油鉆采工藝;2009年05期

8 ;我國首個頁巖氣開發(fā)項目在綦江啟動[J];吐哈油氣;2009年03期

9 王立彬;;中國啟動頁巖氣資源勘查[J];國外測井技術(shù);2009年05期

10 安曉璇;黃文輝;劉思宇;江懷友;;頁巖氣資源分布、開發(fā)現(xiàn)狀及展望[J];資源與產(chǎn)業(yè);2010年02期

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1 陳明;;世界頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及面臨的環(huán)境問題[A];第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術(shù)研討會優(yōu)秀論文集[C];2013年

2 葉舒陽;;頁巖氣開發(fā)對環(huán)境的影響及對策[A];浙江省經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)低碳發(fā)展綜合研討會論文集[C];2013年

3 王玉芳;包書景;張宏達(dá);葛明娜;王勁鑄;孟凡洋;任收麥;;國外頁巖氣勘查開發(fā)進(jìn)展[A];中國地質(zhì)學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文摘要匯編——S13石油天然氣、非常規(guī)能源勘探開發(fā)理論與技術(shù)分會場[C];2013年

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5 ;中國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及前景展望[A];“寶塔油氣”杯第四屆天然氣凈化、液化、儲運與綜合利用技術(shù)交流會暨LNG國產(chǎn)化新技術(shù)新設(shè)備展示會論文集[C];2014年

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7 印興耀;吳國忱;;頁巖氣儲層地震評價[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

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1 王巧然;中國石油儲備頁巖氣開發(fā)技術(shù)[N];中國石油報;2008年

2 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院教授 張金川;中國應(yīng)大力開發(fā)頁巖氣[N];中國能源報;2009年

3 林剛;我國首個頁巖氣合作開發(fā)項目已實施[N];中國企業(yè)報;2009年

4 李冰　李婧婧;頁巖氣藏：尚待開發(fā)的處女地[N];中國石化報;2009年

5 本報記者 胡學(xué)萃;頁巖氣：有望改變我國能源格局[N];中國能源報;2009年

6 胡文瑞;頁巖氣：“雞肋”變“牛排”[N];中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報;2010年

7 本報記者 高慧麗;喚醒沉睡的頁巖氣[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報;2010年

8 李慧;頁巖氣并非亞洲首選[N];中國能源報;2010年

9 本報記者 王海霞;頁巖氣勘探熱潮席卷歐洲[N];中國能源報;2010年

10 特約記者 劉楠;我國頁巖氣開采將從重慶起步[N];中國化工報;2010年

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1 郭為;頁巖儲層特征與滲流機(jī)理研究[D];中國科學(xué)院研究生院(滲流流體力學(xué)研究所);2014年

2 金吉能;頁巖氣地球物理建模分析[D];長江大學(xué);2015年

3 張宏學(xué);頁巖儲層滲流—應(yīng)力耦合模型及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

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6 郭晶晶;基于多重運移機(jī)制的頁巖氣滲流機(jī)理及試井分析理論研究[D];西南石油大學(xué);2013年

7 馮楊偉;伊寧盆地構(gòu)造—熱演化與上古生界頁巖氣成藏條件研究[D];西北大學(xué);2015年

8 俞益新;鄂爾多斯盆地東南部延長組頁巖油氣富集機(jī)理研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

9 姜文利;華北及東北地區(qū)頁巖氣資源潛力[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

10 時賢;頁巖氣水平井體積壓裂縫網(wǎng)設(shè)計方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉龍;頁巖氣資源開發(fā)利用管理研究[D];長安大學(xué);2014年

2 余美;基于科學(xué)發(fā)展觀的我國頁巖氣開發(fā)戰(zhàn)略研究[D];西南石油大學(xué);2015年

3 韓淑喬;高過成熟階段頁巖生烴及含氣量研究[D];西安石油大學(xué);2014年

4 蘇俊;頁巖氣儲層雙側(cè)向測井有限元正演模擬研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

5 顏君;頁巖氣儲層感應(yīng)測井?dāng)?shù)值模擬研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

6 琚璇;中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展評價及發(fā)展對策研究[D];石河子大學(xué);2015年

7 相智文;延長陸相頁巖氣儲層分段多簇壓裂裂縫模擬研究[D];西安石油大學(xué);2015年

8 孫艷玲;柴達(dá)木盆地東部石炭系頁巖納米級孔隙特征研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

9 田梟;頁巖氣水力壓裂過程中壓裂液—甲烷—礦物反應(yīng)實驗?zāi)M研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

10 李鵬飛;南方富有機(jī)質(zhì)頁巖復(fù)電阻率測試分析與激電機(jī)理研究[D];長江大學(xué);2015年

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