【摘要】：頁巖氣作為一種新型清潔能源,其開發(fā)價值越來越引人矚目。頁巖氣層致密、低孔、特低滲的特點(diǎn)決定了在自然狀態(tài)下難以獲得工業(yè)氣流,必須形成穩(wěn)固的長水平段井眼和采用有效的壓裂增產(chǎn)改造措施,改變油氣滲流條件,才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)。己有研究表明,巖石脆性是頁巖氣層可壓性及儲層甜點(diǎn)評價的重要指標(biāo),同時與巖石可鉆性、井眼穩(wěn)定性息息相關(guān),對設(shè)備效率和泥漿密度的選擇也有一定的影響,因此,脆性評價引起越來越多國內(nèi)外公司和相關(guān)學(xué)者的重視,對其研究也十分活躍�，F(xiàn)有的巖石脆性評價方法有數(shù)十種,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)識。 本論文在調(diào)研現(xiàn)有脆性評價方法的基礎(chǔ)上,以四川盆地龍馬溪組頁巖為研究對象,對常用的巖石脆性評價方法開展了對比分析,并探索建立了適合于龍馬溪組頁巖的基于巖石壓縮實(shí)驗(yàn)的脆性評價新方法。數(shù)值實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,分析了頁巖巖石脆性影響因素。分別建立了基于巖石礦物組分和基于孔隙度、密度和彈性模量等巖石物性參數(shù)的脆性礦場預(yù)測方法。研究得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識和成果： (1)探索建立了基于壓縮實(shí)驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰值點(diǎn)的割線模量表征巖石脆性的新方法。該方法表明峰值應(yīng)變越小、峰值強(qiáng)度越大,則巖石脆性越強(qiáng),并根據(jù)龍馬溪組頁巖的脆性指數(shù)值分布范圍,提出了脆性分級方案。 (2)分析了巖石層理、強(qiáng)度參數(shù)、圍壓和工作液對巖石脆性的影響。巖石脆性指數(shù)隨層理角度的增大,呈先減小后增大趨勢,60。時巖石脆性值最�。弘S層理間距的增大而增大：隨層理強(qiáng)度的增大而增大。巖石脆性指數(shù)與彈性模量之間呈正線性相關(guān),與泊松比、峰值強(qiáng)度之間無明顯相關(guān)性。巖石脆性指數(shù)隨圍壓的增大而減小。工作液浸泡將不同程度降低頁巖脆性指數(shù)。 (3)龍馬溪組頁巖礦物組分中黏土含量、石英含量和黃鐵礦含量與巖石脆性指數(shù)具有較好的相關(guān)性,長石含量和碳酸鹽礦物含量與巖石脆性指數(shù)相關(guān)性不好。通過多元回歸建立了基于礦物組分的脆性預(yù)測方法；龍馬溪組頁巖巖石密度、孔隙度和彈性模量與巖石脆性指數(shù)具有較好的線性相關(guān),通過多元回歸建立了基于該三個參數(shù)的脆性預(yù)測方法�；邶堮R溪組頁巖測井資料,對提出的礦場預(yù)測模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該預(yù)測模型具有一定的實(shí)用性。 本論文受到國家自然科學(xué)基金石化聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目課題《頁巖氣低成本高效鉆完井技術(shù)基礎(chǔ)研究》(U1262209)和國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目課題《硬脆性泥頁巖地層井周裂縫形態(tài)調(diào)控巖石力學(xué)基礎(chǔ)研究》(51274172)資助。
【圖文】：

參數(shù)（彈性模量、泊松比和峰值強(qiáng)度)、圍壓、工作液等因素對頁巖脆性的影RFPA2D破裂過程分析系統(tǒng)與模型的建立.1 RFPA2D破裂過程分析系統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)是^u展巖石力學(xué)相關(guān)研究的重要手段，通過物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴^測到巖石過程，開展相關(guān)研究。由于巖石的非均質(zhì)性、非線性以及破壞行為不同于一般材理實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性效果較差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受眾多因素影響。而數(shù)值實(shí)驗(yàn)具有通用性靈活和可重復(fù)性等特點(diǎn)，，還能夠得到許多常規(guī)實(shí)驗(yàn)室觀測不到的信息，是分析相關(guān)問題的重要研究手段。本文采用RFPA2d巖石破裂過程分析系統(tǒng)開展數(shù)值模擬分析，如圖4_1。該系統(tǒng)唐春安教授認(rèn)為材料的細(xì)觀非均質(zhì)性是導(dǎo)致材料宏觀非線性的原因，在該理論上，RFPA2D采用服從韋伯分布的離散基元來表征材料的非均質(zhì)性，基于彈性力力學(xué)、有限元理論和統(tǒng)計損傷理論，修正后的Coubmb破壞準(zhǔn)則對單元進(jìn)行變處理，使得巖石的破壞過程的數(shù)值模擬得以實(shí)現(xiàn)[81-85]。

模型尺寸設(shè)為25mmx 50mm，模型劃分為120x240=28800個網(wǎng)格。數(shù)值模型的基元參數(shù)按照韋伯分布，當(dāng)均質(zhì)度為2時，其細(xì)觀單元的彈性模量和單軸抗壓強(qiáng)度分布見圖4-2和圖4-3，由圖可知，該數(shù)值模型的非均質(zhì)性較強(qiáng)，能夠一定程度上反映頁巖非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。1800 -1 1600 -1400 -1200 -_ 1000 -敘 800 -600 -400 -2。: ;i lllllnM..- .U I ■ ■「■ ■■■ ■ "I" ■ ■I*— "i" ■ "I■ ■ "r ■ "1' 1 I I I I IOQQOOOOOOOOOOOOOOOOOQOQOQOQOQOQOQLnOLnOL/iOL/>OLnoLnOLnOLno'=tcnmoofNrvTHU30Lncr)*3-cofor^rs彈性模量（MPa)圖4-2細(xì)觀單元彈性模量分布圖40
【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】：2015
【分類號】：TE319

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2543348