钻井完井液浸泡弱化页岩脆性机制

页岩脆性是页岩地层钻井、水力压裂设计的关键参数之一,目前针对钻井过程中工作液浸泡对页岩脆性的影响还未引起关注.通过开展钻井完井液浸泡前后页岩三轴力学实验,利用脆性评价模型分析了页岩脆性变化特征.结果表明,延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩;油基和水基钻井完井液浸泡均能导致页岩脆性降低,且油基钻井完井液浸泡后的页岩脆性降低幅度更大;龙马溪组页岩浸泡后脆性减弱幅度较延长组页岩大.页岩脆性弱化机制包括:(1)由层理面胶结强度不同引起的脆性强弱差异;(2)由毛管自吸作用导致的高孔压、高应力强度因子、低临界断裂韧性;(3)由碱液侵蚀导致的页岩溶蚀孔形成及矿物颗粒碎裂;(4)由黏土矿物水化膨胀产生的膨胀应力;(5)由钻井完井液滤液润滑导致的页岩破裂面摩擦系数降低.延长组页岩层理面强度较龙马溪组页岩低,导致延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩.其次,和水基钻井完井液相比,油基钻井完井液具有更大的自吸量、更高的pH值、更强的润滑性,因此,油基钻井完井液浸泡降低页岩脆性幅度更大.另外,由于龙马溪组页岩具有更小的润湿角、更强的毛管自吸和碱液侵蚀作用,相同浸泡条件下,龙马溪组页岩脆性降低幅度更大.本研究可为页岩地层钻井液性能优化、井壁稳定控制、水力压裂设计等提供理论指导.      

水岩化学作用对黑色页岩的化学损伤及力学劣化试验研究

为模拟黑色页岩化学风化中酸性水-页岩化学作用过程,本文对其进行氧化条件下的不同pH值H2SO4溶液的非平衡流动态腐蚀性试验,获得了黑色页岩化学腐蚀前后矿物变化、相对质量损失、次生孔隙率、纵波波速变化及微观结构特征的变化。通过单轴压缩试验,获得黑色页岩在不同浸泡时段的变形和强度特性规律,探讨了酸性水对黑色页岩化学作用的化学损伤和力学劣化的腐蚀效应及机制。研究表明,页岩试件在化学腐蚀后,易溶性矿物成分减小,黏土矿物增加,同时矿物胶结变得松散,矿物边缘变得模糊;页岩试件的相对质量损失与次生孔隙率随pH值减小和浸泡时间的增长而增大,而纵波波速则减小;其力学特性有从脆性破坏向延性破坏转化的趋势,单轴抗压强度和弹性模量有随pH值减小和浸泡时间的增长而减小的趋势。基于次生孔隙率,构建化学损伤变量来描述试件化学-力学损伤演化过程。分析酸性水-页岩化学作用的机理主要为:溶解作用、氧化作用、水解作用及离子交换吸附作用。     

鄂尔多斯东南缘海陆交互相页岩储层特征及含气性

鄂尔多斯盆地为北方典型的含油气盆地,发育的多套石炭-二叠系海陆交互相页岩层系为油气藏的形成提供了重要的源岩-储层。为定性评价地区上古生界页岩的储层特点,探讨高应力环境下页岩的吸附特征,研究测定了页岩岩心样品的TOC、Ro、矿物成分、孔隙类型及含气量等参数,并结合MATLAB三维成图方法探讨了储层物性的影响因素,分析了样品等温吸附特征,最后对吸附数据进行了参数拟合。结果发现,研究区页岩主要发育的孔隙类型为有机质孔和矿物质孔,粒间微裂隙也有一定发育,各类孔隙发挥的作用各不相同,共同组成了具有典型特征的孔-裂隙系统;样品页岩气含量以解吸气为主,且TOC对解吸气含量存在积极影响;D-R+K模型可以很好地表征甲烷气体在超临界条件下充填在微孔中的过程,样品的吸附特点具体表现为低压条件下的单层吸附和高压条件下的多层吸附和顺序充填。     

温度压力耦合作用下不同层理倾角陆相页岩的破坏规律

采集鄂尔多斯盆地陆相页岩实验样品,制作成具有不同层理倾角的标准试样,研究其在不同埋深条件下即温度压力耦合作用下的三轴压缩破坏机理,裂缝形态、裂纹起始应力、裂纹破裂应力等规律。实验结果表明:鄂尔多斯盆地陆相页岩压缩破坏过程中不包括裂隙压密阶段,埋深为3 000 m左右时,压缩破坏过程不包括裂隙压密阶段和弹性阶段,试样直接塑性破坏;层理倾角和埋深对页岩裂纹起始应力、裂纹破裂应力和两者比例影响特别大;不同层理倾角和埋深的页岩的破坏机理和破裂后的裂缝形态差异均很大。     

中国石油大学(华东)重点研究机构介绍

青岛市页岩油气勘探开发重点实验室青岛市页岩油气勘探开发重点实验室由青岛市科技局于2012年批准建立,实验室主任为卢双舫教授。实验室主要研究方向为页岩油气资源评价及战略选区、页岩物性评价及渗流机理模拟、页岩油气藏钻完井技术、页岩储层改造技术、页岩气藏产能评价与开发方案设计、页岩气藏开发配套工具与装备研发。实验室在页岩油气的储层微观孔隙特征、页岩油气资源潜力分级油气井工程超临界流体重点实验室     

澳大利亚波拿巴盆地Petrel次盆古生界页岩有机质热演化的差异及其地质意义

通过地质、地球物理、地球化学资料分析以及含油气系统模拟技术,对澳大利亚波拿巴盆地Petrel次盆未钻或少钻区域古生界3套页岩有机质演化过程进行研究。结果表明:二叠纪是石炭系页岩气生成的高峰期,二叠纪中-晚期可能是原油二次裂解气生成的高峰期,侏罗纪至今是石炭系Milliigans组页岩气的破坏期,现今页岩层内保存的天然气可能较为有限;侏罗纪是下二叠统Keyling组页岩气生成的高峰期;第三纪以来上二叠统Hyland Bay组页岩一直处于生气高峰期,新近纪至今可能是其原油二次裂解气生成的高峰期。受区域差异沉降的控制和影响,Petrel次盆中-北部烃源岩埋深大,有机质演化程度高,东-西部烃源岩埋深小,热演化程度相对较低。     

青海省木里煤田煤系页岩气生烃条件分析

结合大地构造背景和沉积相分析,基于钻孔资料进行暗色泥页岩及粉砂岩等的厚度统计,研究了青海省木里煤田聚乎更矿区泥页岩的空间展布特征。并通过木里煤田煤（岩）样热解实验、镜质体反射率实验,从有机质丰度、类型、成熟度等一系列地化特征方面,分析木里煤田生成页岩气的烃源岩的生烃能力。结果表明：木里煤田含煤岩系纯泥岩厚度百分比大于10％,细碎屑岩在地层中的百分比为31．98％～53．69％;该区泥页岩的有机质丰度为0．520％～86．060％,有机质成熟度0．740％～1．851％,有机质类型主要为Ⅱ2-Ⅲ型干酪根。该研究对评价页岩气资源和促进木里煤田资源综合开发具有重要意义。     

川南地区五峰-龙马溪组页岩储层微观储集空间特征

为了探究四川盆地南部五峰-龙马溪组页岩气产层段微观储集空间,运用X射线衍射技术(XRD)、氩离子抛光-扫描电镜和低压氮气吸附-脱附等实验方法,发现川南页岩储层中脆性矿物以石英和碳酸盐为主,主要发育有机质孔、粒间孔、微裂缝和粒内孔四种类型孔隙。结果表明该地区页岩储层主要沉积于钙质半深水-深水陆棚相,有利于后期水力压裂改造;产层段孔隙类型主要以有机质孔和粒间孔为主,伴随少量的微裂缝和粒内孔。页岩吸附曲线以H2和H3型为主,主要以墨水瓶型和狭缝型孔隙为主,具有较高的比表面积和孔体积,孔隙直径主要集中在微孔和介孔区域。基于以上研究,综合对比分析了川南地区与焦石坝地区优质页岩储层。     

湘中、湘东南拗陷泥页岩层系岩相古地理特征

综合运用现代沉积学及地层学理论,结合湘中拗陷和湘东南拗陷构造演化背景,分析中泥盆统至上二叠统泥页岩层系沉积环境,恢复湘中、湘东南拗陷泥页岩层系岩相古地理,指示泥页岩发育的有利区带。研究结果表明,台盆相与滨海沼泽相是湘中、湘东南拗陷最有利于泥页岩沉积的相带。湘中拗陷内重要的泥页岩层系棋梓桥组、佘田桥组主要沉积于台地海盆中,分布于海侵体系域上部与高水位体系域下部,沉积中心位于涟源凹陷和邵阳凹陷中部的凹槽台地相区。湘东南拗陷内重要的泥页岩层龙潭组、大隆组则主要形成于滨海沼泽环境中,分布于海退体系域,沉积中心位于桂阳-耒阳一线。     

鄂尔多斯盆地三叠系长7油层组页岩储层特征

以单井储层地质分析为基础,结合样品实验测试分析、露头资料和前人研究成果,从页岩地球化学特征、岩矿特征和储层条件等方面对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组页岩储层特征进行了研究。长7油层组主要为深湖-半深湖沉积相;富有机质页岩主要分布在盆地南部,在下寺湾-富县一带和盐池-姬塬一带厚度最大;自南缘渭北隆起向西北埋深逐渐加大,埋深<2.5km。有机质类型以Ⅰ型为主,其次为Ⅱ型,有机碳质量分数为0.51%～22.6%,Ro分布于0.7%～1.2%。岩性以黑色纹层状页岩、粉砂质页岩为主。页岩储层储集空间分为基质微孔和有机质微孔,其中基质微孔主要由粒间微孔、晶间溶孔和黏土矿物晶间孔构成,有机质微孔主要为有机质演化过程中形成的油孔和气孔;物性表现为低孔、特低渗的特征。综合该套页岩储层的地化品质、岩矿组成、储集条件等,认为其具有一定的页岩油气勘探开发潜力。