【摘要】：脆性評(píng)價(jià)是頁巖儲(chǔ)層可壓性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),合理高效的頁巖脆性評(píng)價(jià)體系可為頁巖油氣儲(chǔ)層的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供重要保障。針對(duì)當(dāng)前頁巖脆性評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確性、力學(xué)性質(zhì)尺度效應(yīng)規(guī)律和機(jī)理、脆性影響因素及礦場(chǎng)脆性方法認(rèn)識(shí)模糊,缺乏深入研究的現(xiàn)狀,本文采用美國GCTS公司生產(chǎn)的RTR-1000巖石三軸力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、600KN伺服試驗(yàn)機(jī)、美國Zeiss公司高分辨率三維X射線CT掃描系統(tǒng)和日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/Max2600型粉晶X射線衍射儀等先進(jìn)儀器對(duì)部分鄂爾多盆地南部W區(qū)塊長(zhǎng)7段陸相頁巖儲(chǔ)層井下巖心和大量長(zhǎng)7段野外頁巖露頭進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)測(cè)試、細(xì)觀缺陷掃描、礦物組分分析等實(shí)驗(yàn),利用線性回歸分析和灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)影響頁巖脆性的影響因素進(jìn)行了定性分析和定量計(jì)算,獲得常見的評(píng)價(jià)頁巖脆性力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確性,基于頁巖巖樣不同加載方式下的跨尺度力學(xué)試驗(yàn),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線擬合和巖石力學(xué)理論分析初步得到了頁巖強(qiáng)度與變形的尺度效應(yīng)規(guī)律和巖石強(qiáng)度尺度效應(yīng)機(jī)理,基于有限元軟件COMSOL和灰色數(shù)學(xué)模糊理論分析了構(gòu)成頁巖的細(xì)觀礦物組分對(duì)宏觀脆性的影響,分析了每種礦物在脆性評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)脆性的貢獻(xiàn)程度,并提出了一種新的結(jié)合頁巖礦物組分和其脆性影響系數(shù)的脆性評(píng)價(jià)方法,同時(shí)為方便工程應(yīng)用,提出了另一種考慮頁巖儲(chǔ)層力學(xué)環(huán)境和礦物組分含量的脆性新方法,以實(shí)現(xiàn)礦場(chǎng)快速準(zhǔn)確的篩選高脆性段。結(jié)果表明:(一)頁巖脆性評(píng)價(jià)指標(biāo)及各評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確性研究(1)圍壓、泊松比、彈性模量與頁巖脆性呈正相關(guān)關(guān)系,峰值應(yīng)變、峰值應(yīng)力、破裂時(shí)間、殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變、差應(yīng)力、破裂面條數(shù)與頁巖脆性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;(2)峰值應(yīng)變對(duì)頁巖脆性評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性最高,彈性模量對(duì)頁巖脆性評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性最低,中間依次為破裂時(shí)間、殘余應(yīng)變、峰值應(yīng)力、差應(yīng)力、殘余應(yīng)力、破裂面條數(shù)、圍壓、泊松比,其準(zhǔn)確性比值依次為0.136:0.131:0.126:0.120:0.112:0.097:0.096:0.079:0.056:0.046;(二)頁巖力學(xué)性質(zhì)尺度效應(yīng)研究(1)頁巖單軸加載時(shí),彈性模量、泊松比隨巖樣尺度增大而增大,峰值強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、殘余應(yīng)變、殘余應(yīng)力、破裂時(shí)間隨巖樣尺度增大而減小;不同尺度的巖樣峰前為線彈性變形,應(yīng)力-應(yīng)變曲線斜率隨巖樣尺度增大而增大,峰后曲線迅速下降,但仍具有進(jìn)一步抵抗外力載荷破壞的能力;不同尺度的巖樣主要發(fā)生拉伸-剪切復(fù)合破壞,但發(fā)生剪切破壞時(shí)的剪切角均在10度附近,尺度越大的巖樣,其破裂面條數(shù)越多;(2)頁巖三軸加載試驗(yàn)中,泊松比隨巖樣尺度增大而增大,峰值強(qiáng)度、峰值應(yīng)變隨巖樣尺度增大而減小,破裂面條數(shù)、殘余應(yīng)變、殘余應(yīng)力不隨巖樣尺度變化,三者平均值分別為2.2、2.93和36.17MPa;不同尺度的頁巖峰前變形均存在線性段和屈服段,尺度越大的巖樣,其應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰后段下降速度越快,曲線越陡;小尺度巖樣主要發(fā)生拉伸破壞,隨著尺度增大,巖樣主要發(fā)生剪切破壞,且剪切破壞時(shí)剪切角主要集中在45度附近;(3)巴西劈裂試驗(yàn)中,巖樣最大載荷、破裂面條數(shù)隨尺度的增大而增大,抗拉強(qiáng)度隨巖樣尺度增大而減小;不同尺度的巖樣應(yīng)力應(yīng)變曲線均經(jīng)歷平緩段、線性段和峰后急速下降段;不同尺度的巖樣破壞形式單一,均為拉伸破壞,尺度越大的巖樣,其破裂面條數(shù)越多;(4)陸相頁巖在三種加載條件下,單軸加載時(shí)強(qiáng)度與變形尺度效應(yīng)現(xiàn)象最為明顯,巴西劈裂試驗(yàn)次之,三軸加載時(shí)尺度最不明顯;(5)巖石強(qiáng)度尺度效應(yīng)是由巖石端部效應(yīng)和非均質(zhì)性共同決定,對(duì)于小尺度巖樣,端部摩擦作用是巖石強(qiáng)度尺度效應(yīng)的主要因素,對(duì)于大尺度巖樣,巖石非均質(zhì)性是巖石強(qiáng)度尺度效應(yīng)的主要因素,合理的選擇巖樣尺度范圍,對(duì)于研究巖石強(qiáng)度尺度效應(yīng)規(guī)律和機(jī)理具有重要意義。(三)陸相頁巖脆性影響因素及表征新方法(1)頁巖礦物組分含量和分布特征、沉積力學(xué)環(huán)境等是影響頁巖宏觀脆性的重要因素,海相頁巖硅質(zhì)礦物、碳酸鹽巖礦物等脆性礦物含量大,埋深較大,陸相頁巖黏土礦物等延性礦物含量大,埋深淺,由于海相頁巖和陸相頁巖在礦物組分和埋深環(huán)境等方面的顯著差異,海相頁巖的脆性評(píng)價(jià)公式對(duì)陸相頁巖難以適用;(2)W區(qū)塊長(zhǎng)7陸相頁巖中白云石、菱鐵礦、透輝石、伊利石、綠泥石、長(zhǎng)石、石英對(duì)頁巖脆性的影響逐漸減弱,脆性影響權(quán)重系數(shù)分別為0.136、0.117、0.138、0.173、0.145、0.136、0.157,權(quán)重系數(shù)相差最大不超過0.06,因此頁巖脆性評(píng)價(jià)時(shí)各礦物對(duì)脆性的貢獻(xiàn)均應(yīng)予以考慮;(3)提出一種結(jié)合頁巖礦物組分含量和其脆性影響系數(shù)的脆性評(píng)價(jià)新方法,并利用該方法對(duì)W區(qū)塊L井進(jìn)行脆性評(píng)價(jià),指導(dǎo)該井壓裂設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)頁巖儲(chǔ)層脆性的精確化表征;(4)提出了一種考慮頁巖礦物組分和力學(xué)環(huán)境的脆性評(píng)價(jià)新方法,利用該方法指導(dǎo)W區(qū)塊Y井壓裂,壓裂結(jié)果顯示,新建立的脆性評(píng)價(jià)方法與儲(chǔ)層壓裂施工關(guān)聯(lián)性較好,可以有效指導(dǎo)壓裂。對(duì)頁巖脆性影響因素和表征方法的研究不僅可以簡(jiǎn)化脆性評(píng)價(jià)的公式,還可以提高頁巖儲(chǔ)層脆性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性,為頁巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和壓裂施工等提供一定參考。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P618.13
【圖文】：

技術(shù)路線

從而明確子系統(tǒng)各因素對(duì)母系統(tǒng)的影響程度大小。2.2 頁巖脆性評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確性計(jì)算為了全面評(píng)價(jià)各因素對(duì)頁巖脆性的影響規(guī)律，并定量分析各因素影響頁巖脆性的權(quán)重，本文從頁巖宏觀力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，選取鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng) 7 段 15 塊頁巖巖心，利用 RTR-1000 巖石三軸應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試各巖心應(yīng)力－應(yīng)變曲線，采用灰度關(guān)聯(lián)法對(duì) 1個(gè)影響頁巖脆性的參數(shù)進(jìn)行定量關(guān)聯(lián)性分析，從而明確各影響因素對(duì)頁巖脆性的影響能力大小。2.2.1 頁巖脆性破壞三軸應(yīng)力試驗(yàn)（1）試驗(yàn)巖心試驗(yàn)所用頁巖巖心均采自鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組長(zhǎng) 7 頁巖儲(chǔ)層，切割成 φ2mm×50mm 的圓柱巖心，共計(jì) 15 個(gè)（編號(hào)為 S-1~S-15），均沿平行層理方向鉆進(jìn)，所取巖心表面無明顯裂隙，如圖 2-1 所示。

圖 2-2 試驗(yàn)照片（3）儀器測(cè)試原理在巖石力學(xué)試驗(yàn)過程中，當(dāng)巖石試件反饋的變形速率信號(hào)與預(yù)定的的信號(hào)不一，伺服控制器會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號(hào)，推動(dòng)伺服閥動(dòng)作，加大或是減小加載裝供給量，使巖石試件的變形速率始終控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。當(dāng)巖石試件發(fā)生破，其承載能力減低，變形速率加大，這時(shí)伺服控制器會(huì)主動(dòng)閉合伺服閥門，減供給量，起到主動(dòng)“讓壓”的作用，使得巖石試件克服“爆裂”現(xiàn)象，因此能石試件峰值以及峰值以后的變形信息。測(cè)器測(cè)試試驗(yàn)圖如圖 2-3 所示。axial load（from double acting actuator）loadingpistonlvdtclampsexternal lvdtcell pressureinletcell top platetop platenporousstonecell tie-rods

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 和澤康;馬傳明;周愛國;劉存富;蔡鶴生;李小倩;劉運(yùn)德;方玲;;頁巖氣勘探開發(fā)中水土環(huán)境污染的同位素技術(shù)[J];地質(zhì)學(xué)報(bào);2015年S1期

2 秦佳;張威;劉晶;馮明溪;廖瑩;陳弘;;美國頁巖氣開發(fā)狀況分析[J];大慶石油地質(zhì)與開發(fā);2014年04期

3 ;中國石油川南頁巖氣開發(fā)形成關(guān)鍵技術(shù)體系[J];錄井工程;2019年02期

4 ;我國頁巖氣開采為何難[J];油氣地球物理;2019年03期

5 張鋒;;能源集團(tuán)頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究淺析[J];現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息;2019年13期

6 屈海清;;鄂爾多斯盆地頁巖氣的開發(fā)[J];化工設(shè)計(jì)通訊;2019年07期

7 敖]溔;趙仁勇;;關(guān)于完善重慶頁巖氣產(chǎn)業(yè)鏈的幾點(diǎn)建議[J];新重慶;2013年03期

8 ;我國頁巖氣勘探開發(fā)利用三步走模式[J];江漢石油科技;2013年04期

9 ;頁巖氣3-4月份部分項(xiàng)目進(jìn)展匯總[J];氣體分離;2017年02期

10 ;賈承造:頁巖氣要大干不要快上[J];氣體分離;2012年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 樊偉鵬;姚軍;孫海;樊冬艷;;考慮不同尺度裂縫的頁巖氣耦合流動(dòng)模型[A];第十屆全國流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2018年

2 劉秋菊;;我國頁巖氣開發(fā)的環(huán)境法律規(guī)制探析[A];湖北省法學(xué)會(huì)法經(jīng)濟(jì)學(xué)研究會(huì)2017年年會(huì)摘要集[C];2017年

3 崔永強(qiáng);;頁巖氣成因及頁巖氣工業(yè)[A];2017中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（二十）——專題42：地幔地球化學(xué)與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石成因、專題43：地球化學(xué)進(jìn)展[C];2017年

4 陳衛(wèi)東;;頁巖氣招標(biāo)已過兩輪 民企仍在“打醬油”[A];2015年國際貨幣金融每日綜述選編[C];2015年

5 薛蓮;白如栻;劉琦;呂如卉;;頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境影響評(píng)估的現(xiàn)狀和啟示[A];《環(huán)境工程》2018年全國學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2018年

6 黃毅;張樹東;楊小兵;;測(cè)井信息在頁巖氣水平井評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[A];2016年全國天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

7 李季;;頁巖氣開發(fā)過程中的水資源保護(hù)問題及技術(shù)發(fā)展建議[A];2016年全國天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

8 付斌;;淺析我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的問題[A];2016年全國天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

9 金慶花;張大權(quán);翟剛毅;;關(guān)于推進(jìn)我國頁巖氣跨越式發(fā)展的思考與建議[A];第一屆全國青年地質(zhì)大會(huì)論文集[C];2013年

10 孟慶芬;張思?jí)?孟帥;黃曉偉;梅海;;微生物烴檢測(cè)技術(shù)在四川盆地頁巖氣“甜點(diǎn)”勘探中的應(yīng)用[A];中國地質(zhì)學(xué)會(huì)2015學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編（中冊(cè)）[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 張立 吳昊;創(chuàng)新奠定“功勛井”地位[N];中國礦業(yè)報(bào);2016年

2 本報(bào)記者 劉艾瑛;科技破解“甜點(diǎn)區(qū)”密碼[N];中國礦業(yè)報(bào);2016年

3 記者 王少勇;我國南方復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)頁巖氣油氣調(diào)查獲重大突破[N];中國國土資源報(bào);2016年

4 四川大學(xué) 龔阿媛 天津外國語大學(xué) 高歌 新疆大學(xué) 劉紳 南京信息工程大學(xué) 王成浩;為地球穿“繡花針”的男人[N];中國青年報(bào);2019年

5 本報(bào)記者 孫書博;北美:盈利提升活力增強(qiáng)[N];中國化工報(bào);2013年

6 特約記者 顧定槐;“新鉆11國”將引領(lǐng)亞洲發(fā)展[N];中國化工報(bào);2013年

7 思遠(yuǎn);坐擁資源，命運(yùn)何以大不同[N];中國化工報(bào);2013年

8 龐曉華;加石化業(yè)深受頁巖氣革命滯后之苦[N];中國化工報(bào);2013年

9 謝昭萍 王珂;業(yè)界觀點(diǎn):廣泛應(yīng)用路還很長(zhǎng)[N];中國化工報(bào);2014年

10 石景文;阿爾及利亞石化產(chǎn)業(yè)跑起來了[N];中國化工報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉建武;頁巖儲(chǔ)層的雙孔形孔隙結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 賀芙邦;四川盆地涪陵大安寨頁巖氣“甜點(diǎn)”地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

3 王義剛;鄂爾多斯盆地山西組頁巖氣資源地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析與定量評(píng)價(jià)[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

4 孫文峰;頁巖儲(chǔ)層多尺度結(jié)構(gòu)特征及表征方法研究[D];東北石油大學(xué);2017年

5 張華;頁巖氣藏地震資料高分辨率處理新方法研究與應(yīng)用[D];成都理工大學(xué);2018年

6 唐相路;頁巖儲(chǔ)層多尺度非均質(zhì)性特征及其與含氣性的關(guān)系[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

7 王朋飛;頁巖微納米孔隙儲(chǔ)集能力評(píng)價(jià)及其控制因素[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

8 賈子健;頁巖核磁共振弛豫機(jī)制與測(cè)量方法研究[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

9 郭龍;頁巖氣吸附—解吸附的LBM模擬和NMR實(shí)驗(yàn)研究[D];中國石油大學(xué)（北京）;2017年

10 吳穎;鄂爾多斯盆地東南部長(zhǎng)7頁巖儲(chǔ)層特征及含氣性控制因素[D];西北大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳力博;外來水對(duì)頁巖氣多組分吸附特征的影響研究[D];西安石油大學(xué);2019年

2 王巧玲;湖相頁巖氣富集機(jī)理及主控因素探討[D];西安石油大學(xué);2019年

3 趙耀;湖相頁巖氣富集機(jī)理及主控因素探討[D];西安石油大學(xué);2019年

4 李育;考慮宏細(xì)觀缺陷的頁巖損傷本構(gòu)模型研究[D];西安石油大學(xué);2019年

5 張龍;太行山東麓AH區(qū)塊頁巖氣儲(chǔ)層測(cè)井解釋方法研究[D];西安石油大學(xué);2019年

6 何接;頁巖氣井工廠開發(fā)模式優(yōu)化研究[D];西安石油大學(xué);2019年

7 李帥;基于細(xì)—宏觀力學(xué)的頁巖脆性影響因素及表征方法研究[D];西安石油大學(xué);2019年

8 何浩男;延安地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖儲(chǔ)層特征與頁巖氣富集規(guī)律[D];西安石油大學(xué);2019年

9 竇高磊;深層高壓頁巖氣吸附規(guī)律研究[D];西安石油大學(xué);2019年

10 付豪;頁巖氣藏儲(chǔ)量計(jì)算方法與流固耦合作用下的數(shù)值模擬研究[D];西安石油大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2781474