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层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究 被引量:99
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作者 衡帅 杨春和 +2 位作者 郭印同 王传洋 王磊 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期228-237,共10页
层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征... 层理、裂隙等结构面的存在是实现页岩气藏储层体积改造的前提。为分析层理对页岩水力裂缝扩展的影响,在各向异性材料裂纹尖端应力场分布特征的基础上,开展切口与层理呈不同方位的圆柱形试样三点弯曲试验,研究页岩断裂韧性的各向异性特征,并揭示其断裂机制的各向异性,进而根据真三轴条件下页岩水力裂缝的延伸规律,探讨了层理在页岩网状压裂缝形成过程中的重要作用,结果表明:(1)各向异性材料裂纹尖端的应力场和位移场不仅由应力强度因子决定,还与材料的弹性常数有关;(2)切口与层理呈crack-arrester,crack-divider和crack-splitter三种方位时,页岩断裂韧性在crack-arrester时最大,crack-splitter时最小,各向异性显著,而层理面开裂和断裂路径偏移是引起断裂韧性各向异性的主要原因;(3)页岩层理的弱胶结作用使其断裂韧性较小,阻止裂纹失稳扩展的能力较弱,而在垂直层理方向,断裂韧性较大,阻止裂纹扩展的能力较强,当水力裂缝垂直层理扩展时,在弱层理面处会发生分叉、转向,且在继续延伸的过程中会进一步沟通天然裂缝或弱层理面而形成复杂的裂缝网络,达到体积压裂。研究结果可为深入认识页岩气藏储层体积压裂形成条件及机制提供一定参考。 展开更多
关键词 岩石力学 页岩 层理 水力压裂 裂缝扩展 各向异性 断裂韧性
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松辽盆地长岭凹陷白垩系青山口组一段页岩油储集空间类型与富集模式 被引量:66
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作者 柳波 孙嘉慧 +5 位作者 张永清 贺君玲 付晓飞 杨亮 邢济麟 赵小青 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期521-535,共15页
以松辽盆地南部长岭凹陷白垩系青山口组一段富有机质页岩为例,基于岩石矿物、岩心薄片、测试分析、测井数据及钻井地质等多种资料分析,对大型坳陷陆源碎屑湖盆细粒沉积体系的岩性岩相、储集物性和页岩油富集模式进行研究。结果表明,半... 以松辽盆地南部长岭凹陷白垩系青山口组一段富有机质页岩为例,基于岩石矿物、岩心薄片、测试分析、测井数据及钻井地质等多种资料分析,对大型坳陷陆源碎屑湖盆细粒沉积体系的岩性岩相、储集物性和页岩油富集模式进行研究。结果表明,半深湖—深湖区高有机质丰度薄片状页岩相相较于中有机质丰度块状泥岩相具有更好的生烃潜力,发育的页理缝在超压背景下提供了有效储集空间;三角洲外前缘周期性变迁的沉积背景和发育的底流搬运沉积形成了纹层状页岩相发育区,中有机质丰度纹层状页岩相相较于低有机质丰度纹层状页岩相具有相对较好的生烃潜力,生成的石油微运移至砂质纹层富集。其中,具有超低渗透块状泥岩相作为顶底板封隔层、保存条件好、压力系数高、高有机质丰度薄片状页岩相发育的特定相序和区带是“页理型”页岩油富集的条件;处于生油窗并具有微距排烃条件、中有机质丰度纹层状页岩相发育的特定相序和区带是“纹层型”页岩油富集的条件,且具有致密油-“纹层型”页岩油连片分布的特征。 展开更多
关键词 页岩岩相 纹层缝 层理缝 白垩系青山口组 松辽盆地 长岭凹陷 页岩油 有机质丰度
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松辽盆地古龙地区青山口组泥页岩成岩演化与储集性能 被引量:37
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作者 冯子辉 柳波 +8 位作者 邵红梅 王成 洪淑新 王继平 潘会芳 王永超 张安达 田善思 迟亚奥 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期72-85,共14页
泥页岩成岩演化、孔隙结构及其连通性是页岩油储层评价的关键。通过运用岩心观察及精细描述、薄片鉴定、X射线衍射、场发射电镜、微—纳米CT扫描、氮气吸附等技术,对松辽盆地古龙地区青山口组泥页岩岩性与组构特征、成岩演化特征、孔隙... 泥页岩成岩演化、孔隙结构及其连通性是页岩油储层评价的关键。通过运用岩心观察及精细描述、薄片鉴定、X射线衍射、场发射电镜、微—纳米CT扫描、氮气吸附等技术,对松辽盆地古龙地区青山口组泥页岩岩性与组构特征、成岩演化特征、孔隙类型及储集特征进行分析。研究认为:古龙地区青山口组主要发育页岩、泥岩、粉砂质岩、灰质岩、云质岩5种岩性,微米—毫米级纹层构造与页理缝发育;泥页岩主体处于中成岩A2期,局部为中成岩A1期和中成岩B期;储层孔隙分为基质孔和裂缝2大类6类12亚类,纹层状页岩中的纹层构造、页理构造和层状页岩、纹层状页岩中的页理缝有效改善储集能力,为油气横向运移的良好通道,层状页岩和纹层状页岩是最有利的储集岩性。该研究明确了松辽盆地古龙地区青山口组泥页岩成岩演化规律与储集特征,为松辽盆地页岩油的规模勘探提供了有力支撑。 展开更多
关键词 松辽盆地 古龙地区 青山口组 泥页岩 成岩演化 储集特征 页理缝
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页岩气储层层理方向对水力压裂裂纹扩展的影响 被引量:36
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作者 孙可明 张树翠 辛利伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期45-51,共7页
页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起裂判... 页岩气储层具有不同于常规储层的层理结构,使得其水力压裂规律也与常规水力压裂有所不同。为研究天然层理方向对水力压裂过程中裂纹扩展的影响,利用三轴水力压裂实验系统进行了页岩水力压裂实验,并基于扩展有限元法开发了水力压裂起裂判据,建立了三维页岩气储层水力压裂计算模型,研究了层理方向对页岩储层水力压裂裂纹扩展的影响。结果表明:①页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律由原地应力状态和层理面结构及强度共同决定,层理方向是水力压裂裂纹扩展方向的主控因素,若压裂后层理面法向拉应力先达到层理面抗拉强度,裂纹沿层理方向扩展,反之,裂纹则垂直于最小地应力方向扩展;②裂纹沿层理面扩展时,层理法向与最小地应力方向夹角增加,起裂和扩展压力增大,裂纹面积减小;③裂纹整体呈椭球非平面扩展,随着压裂液的注入,裂纹面积增加,地层总滤失率增加,裂纹扩展速度减小。压裂实验与模型计算所得的压裂裂纹扩展规律相吻合,从而验证了页岩气储层水力压裂模型的有效性。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 实验室试验 层理方向 损伤 起裂 裂纹 滤失 扩展有限元法
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页岩水力裂缝扩展形态与声发射解释——以四川盆地志留系龙马溪组页岩为例 被引量:34
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作者 马新仿 李宁 +6 位作者 尹丛彬 李彦超 邹雨时 吴珊 何封 王小琼 周彤 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期974-981,共8页
采用真三轴压裂模拟系统对四川盆地志留系龙马溪组露头页岩开展了压裂模拟实验,将通过岩样剖分和CT扫描获得的水力裂缝扩展形态与声发射监测解释结果进行对比以揭示裂缝扩展过程中的声发射响应特征,并分析水力裂缝连通区域与未连通区域... 采用真三轴压裂模拟系统对四川盆地志留系龙马溪组露头页岩开展了压裂模拟实验,将通过岩样剖分和CT扫描获得的水力裂缝扩展形态与声发射监测解释结果进行对比以揭示裂缝扩展过程中的声发射响应特征,并分析水力裂缝连通区域与未连通区域在声发射事件类型上的差异。研究表明,声发射事件点的空间分布能够反映岩样内部水力裂缝扩展形态。水力裂缝起裂的位置声发射事件点较多、分布集中;水力裂缝激活的层理面附近声发射事件点稀疏;裂缝密度越大,声发射事件点的分布越密集。水力裂缝沟通范围与声发射事件点的分布范围存在差别,基于声发射事件的改造体积解释结果偏大。水力裂缝沟通范围内声发射事件以剪切事件和张性事件为主,未被水力裂缝沟通的原始开启层理面附近以剪切事件为主,将二者进行区分可以提高储集层改造体积解释结果的准确性。 展开更多
关键词 页岩 层理 水力裂缝 扩展形态 声发射 CT扫描
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裂缝性页岩储层水力裂缝非平面扩展实验 被引量:28
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作者 侯冰 程万 +2 位作者 陈勉 谭鹏 杨立峰 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期81-86,共6页
开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,... 开发页岩气藏通常需要采用大规模的水力压裂工艺技术,而页岩储层中的天然裂缝、层理面对水力裂缝的扩展路径又有着非常重要的影响。研究天然裂缝对水力裂缝扩展的影响可为现场预测水力裂缝扩展方向以及实施缝网压裂提供技术支撑。为此,选取4块尺寸为400mm×400mm×400mm的下志留统龙马溪组页岩露头标本,来进行真三轴水力压裂实验和声发射监测,以便研究水力裂缝与天然裂缝的沟通行为。实验结果表明:水力裂缝遇到天然裂缝时可发生转向或者穿透天然裂缝,形成一种空间非平面裂缝网络;大开度、低胶结强度的天然裂缝容易导致水力裂缝转向,难以形成新的主水力裂缝面;水力裂缝穿透层理面时,流入到层理面上的压裂液呈椭圆状分布;水力裂缝从岩石本体起裂的方向上声发射点较集中,沿着天然裂缝扩展的方向上声发射点少。结论认为:1水力裂缝能否穿透天然裂缝与天然裂缝的开度、胶结强度有关;2裂缝性页岩储层水力压裂易形成空间非平面网状裂缝;3与主裂缝面相比,压裂液进入到层理面的体积较少。 展开更多
关键词 天然裂缝 页岩 层理面 真三轴 非平面扩展 裂缝网络 水力压裂 体积压裂
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页岩层理对压裂裂缝垂向扩展机制研究 被引量:23
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作者 王永辉 刘玉章 +3 位作者 丁云宏 杨立峰 张亚坤 谭鹏 《钻采工艺》 北大核心 2017年第5期39-42,共4页
文章采用页岩露头开展了大型三维压裂裂缝物理模拟研究,考察了围压、排量、压裂液黏度等参数对水力裂缝垂向扩展的影响,综合分析了水力裂缝尖端应力场和远场应力作用在层理面上的应力场,建立了判断水力裂缝是否穿透层理面的穿透准则。... 文章采用页岩露头开展了大型三维压裂裂缝物理模拟研究,考察了围压、排量、压裂液黏度等参数对水力裂缝垂向扩展的影响,综合分析了水力裂缝尖端应力场和远场应力作用在层理面上的应力场,建立了判断水力裂缝是否穿透层理面的穿透准则。研究表明,不同于常规砂岩储层,层状页岩压后裂缝形态复杂,水力裂缝极易沟通层理形成纺锤状裂缝网络;地应力状态是影响水力裂缝是否穿透层理的最关键因素,水平地应力差值存在一个临界值,小于该临界值不能穿透层理面;提高压裂液黏度及排量能够增加水力裂缝穿透层理面的几率,黏度过高会降低裂缝沟通体积。基于文章研究结果,取得了规律性认识,为水平井眼轨迹的部署、压裂层段的选择、压裂优化设计和压裂现场质量控制等提供了重要依据。 展开更多
关键词 页岩 层理 压裂裂缝 垂向扩展 裂缝网络 力学机理 地应力 真三轴试验
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页岩力学特性的层理效应及脆性预测 被引量:17
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作者 王跃鹏 刘向君 梁利喜 《岩性油气藏》 CSCD 北大核心 2018年第4期149-160,共12页
为系统研究层理面对页岩力学性质的影响机理,以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩为例,首先使用偏光显微镜及扫描电镜等对页岩岩样进行微观分析,可见页岩的层理、层间微裂缝及微孔隙等较发育,黏土矿物呈定向排列,层间胶结作用较弱;再通过... 为系统研究层理面对页岩力学性质的影响机理,以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩为例,首先使用偏光显微镜及扫描电镜等对页岩岩样进行微观分析,可见页岩的层理、层间微裂缝及微孔隙等较发育,黏土矿物呈定向排列,层间胶结作用较弱;再通过岩石单轴压缩物理实验和RFPA(真实破裂过程分析)数值模拟,系统研究不同的层理角度、层理密度及层理面力学性能等对页岩单轴抗压强度、弹性模量、泊松比及脆性等参数的影响;最后,采用统计学方法提出一种基于层理密度、层理角度、单轴抗压强度及层理面力学性能等参数的页岩脆性预测新方法。结果表明:页岩的弹性模量随着层理角度的增加呈现先减小再增加之后再次减小再次增加的趋势。页岩的单轴抗压强度和脆性指数的特征曲线均近似为U型,随着层理角度的增加而先减小后增大,且在层理角度为45°左右时,两者均达到最小值,在层理角度为0°和90°附近时,两者的值均相对较大。随着层理角度的增加,页岩的泊松比整体上呈现先降低再增加而后再降低的趋势,并在30°左右出现最小值,在70°左右出现极大值。页岩的弹性模量、单轴抗压强度和脆性指数等参数总体随层理密度的增大而降低;泊松比随着层理密度的增大在不同的层理角度表现出不同的状态。不同层理角度岩石的破裂类型不同。强度参数、弹性参数、脆性及破裂模式等均表现出很强的各向异性特征。整体而言,针对页岩力学特性的层理效应研究及脆性预测,可为页岩气的合理开发及页岩气井的井壁稳定提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 层理面 页岩脆性 各向异性 层理角度 破裂模式
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页岩储层体积压裂裂缝扩展机制研究 被引量:15
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作者 潘林华 程礼军 +2 位作者 张士诚 郭天魁 柳凯誉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期205-211,共7页
页岩储层天然裂缝、水平层理发育,水力压裂过程中可能形成复杂的体积裂缝。针对页岩储层体积裂缝扩展问题,基于流-固耦合基本方程和损伤力学原理,建立了页岩储层水力压裂体积裂缝扩展的三维有限元模型。将数值模型的模拟结果与页岩储层... 页岩储层天然裂缝、水平层理发育,水力压裂过程中可能形成复杂的体积裂缝。针对页岩储层体积裂缝扩展问题,基于流-固耦合基本方程和损伤力学原理,建立了页岩储层水力压裂体积裂缝扩展的三维有限元模型。将数值模型的模拟结果与页岩储层裂缝扩展室内试验结果进行对比,二者吻合较好,从而证明了数值模型的可靠性。通过一系列数值模拟发现:(1)水力压裂过程中水平层理可能张开,形成水平缝,水平与垂直缝相互交错,形成复杂的体积裂缝网络;(2)水平主应力差增大,体积裂缝的分布长度(水平最大主应力方向压裂裂缝的展布距离)增加、分布宽度(水平最小主应力方向压裂裂缝的展布距离)减小,体积裂缝的长宽比增加;(3)压裂施工排量增大,体积裂缝的分布长度减小、宽度增加,压裂裂缝的长宽比降低;(4)天然裂缝的残余抗张强度增大,体积裂缝分布宽度减小、分布长度增加,体积裂缝的长宽比增加。研究成果可以为国内的页岩气的压裂设计和施工提供一定的参考和借鉴。 展开更多
关键词 页岩储层 天然裂缝 水平层理 裂缝扩展 体积裂缝
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页岩巴西劈裂裂缝形态评价及功率谱特征分析 被引量:12
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作者 班宇鑫 傅翔 +1 位作者 谢强 周小平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2307-2315,共9页
定量评价页岩破坏的裂缝形态是评估水力压裂裂缝网络复杂程度的重要前提。通过对黑色页岩试件进行巴西劈裂试验,同时结合数字图像相关技术和声发射技术,建立声发射功率谱频带特征与页岩试件微损伤机制的对应关系,并对裂缝形态进行定量... 定量评价页岩破坏的裂缝形态是评估水力压裂裂缝网络复杂程度的重要前提。通过对黑色页岩试件进行巴西劈裂试验,同时结合数字图像相关技术和声发射技术,建立声发射功率谱频带特征与页岩试件微损伤机制的对应关系,并对裂缝形态进行定量评价。结果表明:层理是页岩功率谱特征、微损伤机理、裂缝形态差异的根本原因。页岩基质张拉、剪切破坏引起高频声发射信号,页岩层理张拉、剪切破坏引起低频声发射信号。随层理与加载方向之间的夹角角度增加,主频、次主频逐渐从低频带向高频带扩散,且高低频数量比H:L也逐渐增加。0°页岩试件的H∶L为4.28%∶95.72%,裂缝为直线形;30°和60°页岩试件的H∶L分别为15.89%∶84.11%和36.93%∶63.07%,裂缝为圆弧形;90°页岩试件的H∶L为93.85%:6.15%,形成圆弧–直线复合型裂缝。研究结果将为解析现场微震数据提供借鉴,为控制页岩储层水力压裂裂缝轨迹提供理论基础。 展开更多
关键词 页岩 层理 裂缝形态 数字图像相关 声发射 功率谱 主频
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加载角度对层理页岩裂纹扩展影响的实验研究 被引量:10
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作者 杨国梁 毕京九 +3 位作者 郭伟民 张志飞 韩子默 程帅杰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期24-36,共13页
采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对页岩进行冲击实验,研究层理角度对页岩动态断裂过程的影响,在裂尖设置裂纹扩展计,借助高速摄影和数字图像相关(DIC)技术对页岩中心切槽半圆盘弯曲(NSCB)试件断裂的全过程进行研究,得到了不同加载角... 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对页岩进行冲击实验,研究层理角度对页岩动态断裂过程的影响,在裂尖设置裂纹扩展计,借助高速摄影和数字图像相关(DIC)技术对页岩中心切槽半圆盘弯曲(NSCB)试件断裂的全过程进行研究,得到了不同加载角度下页岩的动态起裂韧度、裂纹扩展速度、断裂过程中应变场和水平位移场的变化规律。实验发现:不同加载角度下,页岩的动态起裂韧度具有显著的各向异性,加载角度与动态起裂韧度呈正相关;加载角度对试样的裂纹扩展速度具有显著影响,与裂纹扩展速度呈负相关;当冲击速度较低时,切槽方向是裂纹扩展的优势方向,而当冲击速度较高时,试样会产生沿层理弱面的次生裂纹,次生裂纹对试样的断裂具有显著影响。 展开更多
关键词 页岩 层理 中心切槽半圆盘弯曲试件 动态断裂韧度 数字图像相关技术 分离式霍普金森压杆
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页岩岩相表征及页理缝三维离散网络模型 被引量:9
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作者 欧成华 李朝纯 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期309-318,共10页
以四川盆地焦石坝地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为例,开展页岩岩相表征及页理缝三维离散网络模型研究。页理缝的发育受控于页岩的岩相类型,不同岩相内页理缝发育强度存在显著差异,据此,研制出基于岩相表征的页理缝三维离... 以四川盆地焦石坝地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为例,开展页岩岩相表征及页理缝三维离散网络模型研究。页理缝的发育受控于页岩的岩相类型,不同岩相内页理缝发育强度存在显著差异,据此,研制出基于岩相表征的页理缝三维离散网络模型建模方法。该方法通过页岩储集层岩相分析和页理缝描述,建立岩相与页理缝特征模式,依靠页岩岩相三维模型,建立页理缝发育指数三维模型和页理缝发育强度三维模型,最终建立页理缝三维离散网络模型。通过四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气储集层页理缝离散三维模型的建立,不仅在三维空间充分展示了页岩气主力产层内页理缝的分布位置、发育规模以及每条页理缝的倾角、方位角的信息,为后续的生产模拟提供了页理缝地质参数,也为类似页岩页理缝建模提供了借鉴。 展开更多
关键词 页岩岩相 页理缝 发育指数 发育强度 三维离散网络模型 四川盆地 上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组
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济阳坳陷古近系页岩油运移路径探讨及其石油地质意义 被引量:8
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作者 刘鹏 张磊 +3 位作者 王胜奎 康燕 王学军 张媛 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期89-98,共10页
基于渤海湾盆地济阳坳陷沙河街组的泥页岩岩心、分析测试及产能资料,开展页岩油到常规油运移再认识的探讨,并指出油气运移再认识的石油地质意义。结果表明:层理缝在地层条件下具有开启的可能,且较大的地层倾角更利于层理缝的开启,受控... 基于渤海湾盆地济阳坳陷沙河街组的泥页岩岩心、分析测试及产能资料,开展页岩油到常规油运移再认识的探讨,并指出油气运移再认识的石油地质意义。结果表明:层理缝在地层条件下具有开启的可能,且较大的地层倾角更利于层理缝的开启,受控于泥页岩层状、纹层状岩相的稳定展布,层理缝在横向上具有一定的延展性,是页岩油横向运移的潜在通道;岩性接触面刚性一侧易发育裂缝,但规模有限,为页岩油短距离运移的通道;泥页岩中生烃增压及构造成因裂缝普遍发育,形成的网状输导体系成为页岩油纵向中、长距离运移的主要通道,页岩油在泥页岩裂缝面上沿不规则网状通道呈多期次性运移,先期运移的通道往往成为后期运移的优势通道,纵向运移距离大于400 m;页岩油勘探应重视纹层状岩相、合适的地层倾角并考虑一定的宏观构造背景。 展开更多
关键词 页岩油 运移方式 层理缝 泥岩裂缝 济阳坳陷
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层理特征对油页岩水力压裂裂缝扩展规律影响的数值模拟研究 被引量:4
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作者 李彦伟 朱超凡 +3 位作者 曾壹坚 水浩澈 范存翰 郭威 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期44-54,共11页
目前水力压裂是油页岩储层开发的主要技术手段之一,油页岩层理特征的差异对压后裂缝形态起主要影响作用,目前研究大多聚焦在层理发育程度对裂缝扩展的影响,忽略层理厚度本身对水力裂缝扩展的影响。以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为研究对... 目前水力压裂是油页岩储层开发的主要技术手段之一,油页岩层理特征的差异对压后裂缝形态起主要影响作用,目前研究大多聚焦在层理发育程度对裂缝扩展的影响,忽略层理厚度本身对水力裂缝扩展的影响。以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为研究对象,基于线弹性断裂力学理论,构建应力-损伤-渗流的水力压裂裂缝扩展模型,并采取全局FEM-CZM的数值模拟方法,分析层理厚度、层理间距、地应力场对水力压裂裂缝扩展的影响规律,对比不同影响因素下裂缝的破坏类型、裂缝长度和层理沟通面积。结果表明:(1)层理厚度影响层理面对水力裂缝的拦截能力,在层理厚度较大时,会导致裂缝在层理面上扩展的倾向更强,发生张拉破坏,所对应的裂缝长度和层理沟通面积更大。(2)层理间距影响水力裂缝到达层理面的时间,较小的层理间距水力裂缝会直接穿透层理面,较大的层理间距增加裂缝扩展的阻力,伴随层理间距越大,发生张拉破坏,水力裂缝长度和层理沟通面积越大。(3)地应力场决定水力裂缝扩展方向,垂向地应力差较大时,垂向应力会对层理有压实作用,导致更容易穿透层理面扩展,垂向地应力差较小时,水力裂缝在层理面扩展多发生弯曲、分支情况,所对应裂缝长度和层理沟通面积均增加。建议在压裂施工选址方面选择层理厚度较大、层理间距较大、垂向地应力场较小的区域,更有利于形成高效渗流传热通道,该研究可为旬邑地区油页岩水力压裂施工提供指导。 展开更多
关键词 油页岩 水力压裂 层理厚度 层理间距 地应力 数值模拟 裂缝扩展规律 鄂尔多斯盆地
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循环荷载下含层理页岩渗透特性试验研究 被引量:7
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作者 张闯 任松 +2 位作者 吴斐 刘杰 周旭晖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期649-658,共10页
深入理解含层理以及含宏观裂缝页岩在循环荷载扰动下渗透率的演化规律,对于页岩气隧道安全施工而言意义重大。利用GCTS岩石力学测试系统对含轴向层理及轴向宏观裂缝页岩试件在循环轴向应力和循环围压下渗透率的演化规律开展相关试验研... 深入理解含层理以及含宏观裂缝页岩在循环荷载扰动下渗透率的演化规律,对于页岩气隧道安全施工而言意义重大。利用GCTS岩石力学测试系统对含轴向层理及轴向宏观裂缝页岩试件在循环轴向应力和循环围压下渗透率的演化规律开展相关试验研究。结果表明:含轴向层理页岩试件渗透率随轴向应力的加载和卸载基本不发生明显改变,而随围压增加以负指数的形式下降,随围压的减小以指数的形式增加;含宏观裂缝页岩试件的渗透率随轴向应力的加、卸载近似以线性形式降低和增加,而随围压的增大以负指数形式下降,随围压的减小以指数形式增加;含轴向裂缝页岩试件的渗透率相较含轴向层理页岩试件而言有大幅提升,其二者比值约为9倍左右;页岩试件对围压的敏感性约为轴向应力的26倍;试件渗透率几乎不随轴向应力循环次数发生明显改变,而随围压循环次数的增加呈负指数式下降,且其降幅主要集中在第1循环阶段内。研究成果可对页岩气隧道的安全施工提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 隧道 页岩 层理 裂缝 循环荷载
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吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层天然裂缝特征与压裂模拟
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作者 徐田录 吴承美 +2 位作者 张金凤 曹爱琼 张腾 《岩性油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期35-43,共9页
综合利用岩心、地震、测井和微地震监测等资料,在天然裂缝模型和地应力模型的约束下,运用页岩储层压裂缝网模拟研究了吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组天然裂缝特征及其对压裂缝网扩展的影响。研究结果表明:(1)吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组天... 综合利用岩心、地震、测井和微地震监测等资料,在天然裂缝模型和地应力模型的约束下,运用页岩储层压裂缝网模拟研究了吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组天然裂缝特征及其对压裂缝网扩展的影响。研究结果表明:(1)吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组天然裂缝包括层理缝和构造缝,以层理缝为主,数量多、倾角小,裂缝数量平均为251条,裂缝面密度为0.58~1.34条/m,平均为0.93条/m。构造缝倾角为70°~95°,裂缝数量明显少于层理缝,根据形成时间及产状,构造缝可分为Ⅰ类和Ⅱ类构造缝。(2)研究区最小水平主应力为50.41~55.22 MPa,最大水平主应力为53.52~74.43 MPa,有利于水力压裂缝网的延伸,芦草沟组纵向存在应力隔层,最大层间应力差可达12 MPa,水力压裂时人工裂缝不易穿层。(3)研究区芦草沟组页岩压裂改造以激活高角度构造缝为主,96.45%的压裂缝为“T形”裂缝,而“十字形”和“一字形”压裂缝仅占2.24%和1.21%,芦草沟组压裂缝半缝长度为70~100 m,高度为10~30 m,邻近断层时由于缝长过大,易发生井窜。 展开更多
关键词 页岩油储层 水力压裂 天然裂缝 层理缝 构造缝 压裂扩展模拟 芦草沟组 二叠系 吉木萨尔凹陷
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水力压裂多裂缝扩展诱发光纤应变演化试验研究
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作者 王溯 陈勉 吕嘉昕 《石油机械》 北大核心 2024年第8期101-107,共7页
为解决光纤监测水力压裂过程中裂缝扩展形态认识不清的难题,提出了一种基于光纤应变监测的水力压裂物理模拟试验方法。将基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤解调器与大型真三轴压裂物理模拟试验相结合,开展了人造试样及页岩试样水力... 为解决光纤监测水力压裂过程中裂缝扩展形态认识不清的难题,提出了一种基于光纤应变监测的水力压裂物理模拟试验方法。将基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤解调器与大型真三轴压裂物理模拟试验相结合,开展了人造试样及页岩试样水力压裂光纤实时监测物理模拟试验。试验结果表明,基于OFDR的分布式光纤传感技术可以高空间分辨率、高精度监测应变的演化,光纤的应变数据可以清晰地反映裂缝的产生、扩展和闭合。根据试验结果提出了一种基于光纤应变感测的水力压裂裂缝形态判别准则,该准则可以根据光纤应变演化信息判断部分裂缝类别。研究结论可高效地指导分布式光纤数据解释工作,可为光纤压裂监测的现场规模应用提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝识别 分布式光纤监测 页岩储层 层理缝 高角度天然裂缝 光纤应变
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考虑层理缝的页岩油藏压裂水平井产能模型 被引量:5
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作者 陈希 刘蕊宁 +2 位作者 谢勃勃 潘玉婷 何小东 《新疆石油天然气》 CAS 2022年第1期73-79,共7页
水平井压裂是页岩油藏商业化开采的关键技术,压裂后的产能一直是学者们研究的焦点。传统的页岩油产能模型忽略了压裂过程中形成的层理缝对产能的影响。针对这一问题,引入了嵌入式离散裂缝模型相关理论,建立了考虑层理缝的三维页岩油藏... 水平井压裂是页岩油藏商业化开采的关键技术,压裂后的产能一直是学者们研究的焦点。传统的页岩油产能模型忽略了压裂过程中形成的层理缝对产能的影响。针对这一问题,引入了嵌入式离散裂缝模型相关理论,建立了考虑层理缝的三维页岩油藏压裂水平井产能模型。基于有限差分对模型进行离散化处理,采用MATLAB编程求解得到了储层基质及裂缝中的压力分布和典型的产能曲线。分析了层理缝渗透率及密度对页岩油产能的影响。研究表明,随着层理缝渗透率增加,产能越高;层理缝密度越大,产能越高。当层理缝渗透率较高且较为发育时,产能模型中如果未包含层理缝会造成较大的误差,本模型对于页岩油藏压后产能的准确预测具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 页岩油 层理缝 嵌入式离散裂缝模型 水平井 产能
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层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响
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作者 李勇 胡双杰 +3 位作者 桂辉高 孙传猛 甘涛 李银 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期1-6,共6页
层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试... 层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试验结果表明,试件的Ⅰ型标准化应力强度因子YⅠ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性,并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系,且仅在层理倾角β为0°和90°时,试件表现为纯Ⅰ型断裂模式,即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式。同时,试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小,并与层理倾角呈二次函数关系;当层理倾角与预制裂纹角度垂直时,试件的Ⅰ型断裂韧度最大;而当层理倾角和预制裂纹角度平行时,试件的Ⅰ型断裂韧度最小。另外,基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究,验证了试验和计算结果的准确性。 展开更多
关键词 页岩 层理方向 Ⅰ型断裂 断裂韧度 扩展有限元法 裂纹扩展
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基于离散元法的压裂裂缝特征研究 被引量:2
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作者 李小刚 何建冈 +4 位作者 杨兆中 易良平 黄刘科 杜博迪 张景强 《油气藏评价与开发》 CSCD 2023年第3期348-357,共10页
为了探究弱面发育页岩压裂裂缝特征,基于三维块体离散元方法,建立考虑层理弱面和天然裂缝弱面的页岩储集层压裂裂缝扩展模型,分析了不同施工排量、压裂液黏度、层理抗拉强度和天然裂缝内聚力下的压裂裂缝特征。研究表明:高排量泵注和高... 为了探究弱面发育页岩压裂裂缝特征,基于三维块体离散元方法,建立考虑层理弱面和天然裂缝弱面的页岩储集层压裂裂缝扩展模型,分析了不同施工排量、压裂液黏度、层理抗拉强度和天然裂缝内聚力下的压裂裂缝特征。研究表明:高排量泵注和高压裂液黏度能够减少近井筒层理对水力裂缝的限制,增加水力裂缝穿层能力,当压裂液黏度达到10 mPa·s时,水力裂缝能够连续穿过6条层理;与天然裂缝连通的层理,其抗拉强度不是影响自身开启的主要因素;天然裂缝内聚力越大,其抗剪强度越大,开启程度越低。当井筒周围发育层理和天然裂缝时,通过提高前置液阶段排量、增大压裂液黏度,可以促使水力裂缝充分延伸;对于容易形成简单双翼裂缝的页岩储层,在前置液阶段泵注适量酸液,可以溶解天然裂缝填充物,从而达到降低天然裂缝内聚力,增加其开启程度,提高裂缝复杂度的效果。 展开更多
关键词 页岩 层理 天然裂缝 裂缝扩展 离散元
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