黑色页岩风化剖面母岩均一性的验证

利用风化剖面为研究对象厘定基岩风化过程中元素的地球化学行为,一个潜在的前提假设是风化剖面母岩的化学组成是均一的。以湘西梅城剖面(MC)为例,尝试引入地球化学基因示踪技术,对黑色页岩风化剖面母岩的均一性进行验证,评价其指示效果,并与传统的惰性元素对比值法进行了比较。结果表明,由CIA(chemical index of alteration)值揭示出MC剖面母岩存在异质的客观事实,与地球化学基因的指示结果高度吻合。对于黑色页岩风化剖面的母岩均一性验证,地球化学基因可能是一种有效的示踪技术。与惰性元素对比值法相比,地球化学基因涉及的元素众多(11项),从而弱化了单个元素在基因相似度计算中的权重。个别元素的异常分布对基因相似度评价结果不会产生明显影响,但可以导致元素对比值的显著变化。     

含水富有机质页岩重复升温热激增渗实验

水力压裂可提高页岩气井产量,但改造尺度多集中于毫米级裂缝,难以沟通微纳孔隙和天然微裂缝,且压后大量压裂液滞留易形成水相圈闭损害,阻碍气体多尺度传输.选取四川盆地下志留统龙马溪组富有机质页岩,模拟水力压裂后页岩储层热处理,开展了加热速率为5 ℃/min干燥页岩重复升温与加热速率为10 ℃/min含水页岩重复升温热激实验,...     

页岩层理方位及强度对水力压裂的影响

为了研究页岩天然层理倾角及强度等对水力压裂裂纹扩展的影响,采用室内水力压裂实验,通过监测孔直接对裂纹扩展的实时监测和注水压力信息及试件压裂后的剖切,分析层理倾角、强度等对压裂裂纹扩展的影响。实验结果表明:水力压裂过程中,垂直最小地应力稳定扩展的主裂缝遇层理时,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越小,主裂缝越易沿着层理面方向扩展,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越大,主裂缝遇层理面时越易贯穿层理面沿原方向扩展;层理方位,地应力及基质抗拉强度不变,层理的抗拉强度远弱于基质抗拉强度时,主裂缝与层理面相遇后越易沿着层理面方向扩展,层理抗拉强度与基质抗拉强度越相近,主裂缝遇层理时越易贯穿层理沿原方向扩展;层理方位和强度不变,地应力及应力差越大,主裂缝遇层理后越易贯穿层理面沿原方向扩展。     

基于返排动态分析的页岩油井压后评估方法

通过挖掘早期返排数据资源的潜力,提出基于返排动态分析的页岩油水平井压后评估方法。考虑页岩裂缝复杂支撑模式,将有效裂缝划分为砂支撑主缝和液支撑次缝,然后基于流动物质平衡方程,建立数学模型和迭代求解方法,并利用数值模拟验证新方法的适用性。以吉木萨尔页岩油藏四口分段压裂水平井为例,详细介绍了新方法的分析流程,反演出有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率;计算发现,压裂后形成的水力裂缝网络以液支撑的次缝为主,仅有平均约34%的压裂液对投产后裂缝导流能力有贡献,压裂液效率和返排率随着用液强度的提高而降低。结果表明：该方法能够充分利用返排数据及时评价有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率,在压后评估方面具有实用性。     

基于差分进化算法的煤系地层泥质曲线重构

山西聚煤区煤成游离气目的层段自然伽马曲线有高值异常,测井解释岩性不准确。为了解决该问题,首先分析比对研究区内3口有自然伽马能谱测井资料的钻井,然后结合测井曲线纵向分辨率匹配技术,确定去铀伽马曲线与自然伽马曲线相关关系目标函数;并利用差分进化算法寻优在频率域确定滤波器,构建了新的去铀伽马曲线。利用该方法获得的曲线较平滑,避免了平滑滤波中丢失薄层信息,与实测去铀伽马曲线相关系数较高。将计算模型推广应用于研究区其他气井,计算结果与岩心分析资料一致,较好地解决了游离气高伽马储层段泥质含量计算问题。     

页岩气层钻井压力穿透效应研究

页岩段井壁稳定问题是钻井工程中的难点之一,国内外许多学者在研究钻井液与页岩之间的化学势差和水化膨胀作用方面作了大量工作,但对于压力穿透方面的研究工作则相对较少。为此,通过在压力容器中充满钻井液,模拟近井壁过平衡钻井所导致的压力穿透环境,测量压力对垂直于页岩层理和平行于页岩层理方向应变的影响。结果表明,垂直于层理方向的应变随压力增大呈现出显著的阶梯式变化,同一压力作用时页岩压力穿透效应具有时间延迟效应和各向异性。通过理论分析发现,在页岩有效孔隙度一定的条件下,页岩压力穿透效应主要受滤饼渗透率、钻井液液柱压力与地层孔隙流体压力之间的压差、页岩与钻井液接触时间以及钻井液黏度的综合作用。页岩压力穿透效应对研究页岩段钻井过程中井壁稳定与控制具有重要意义。     

致密砂岩与页岩压裂缝网形成能力对比评价

压裂裂缝网络形成的程度,是能否实现致密油藏经济有效的开采的首要因素。针对长庆油田长7致密砂岩油藏储层,采用了页岩用的裂缝网络形成的评价方法,结合声发射仪器,对比了长7致密砂岩与页岩2种岩心压裂后形成缝网的能力。通过实验可以看出,致密砂岩压后呈现为简单的平面主裂缝特征,而页岩均呈现无主裂缝的无规则散布特征;岩石脆性并不是影响致密砂岩形成缝网的主要因素;在无水平地应力差或水平地应力差较小的情况下,长7致密砂岩油藏储层能够形成一定程度的复杂裂缝;天然裂缝系统的发育程度也是长7致密砂岩油藏体积压裂形成缝网的关键因素。     

页岩-液体作用对套管变形的影响研究

页岩气井压裂后套管变形问题严重,已成为制约页岩气资源高效开发的瓶颈,但目前引发套变现象的原因仍认识不清,且无有效防治措施.根据页岩结构特征及力学性质,结合数值模拟技术对页岩-液体作用对套管变形的影响及其防治措施开展研究.结果表明,由于液相侵入导致的裂缝层间膨胀会造成页岩在液体作用下产生微弱形变,由于页岩力学强度高,且水...     

Thermo-Chemo-Electro-Mechanical Formulation of Saturated Charged Porous Solids

A thermo-chemo-electro-mechanical formulation of quasi-static finite deformation of swelling incompressible porous media is derived from a mixture theory including the volume fraction concept. The model consists of an electrically charged porous solid saturated with an ionic solution. Incompressible deformation is assumed. The mixture as a whole is assumed locally electroneutral. Different constituents following different kinematic paths are defined: solid, fluid, anions, cations and neutral solutes. Balance laws are derived for each constituent and for the mixture as a whole. A Lagrangian form of the second law of thermodynamics for incompressible porous media is used to derive the constitutive restrictions of the medium. The material properties are shown to be contained in one strain energy function and a matrix of frictional tensors. A principle of reversibility results from the constitutive restrictions. Existing theories of swelling media should be evaluated with respect to this principle.     

Creep of Heat-Resistant Composites of an Oxide-Fiber/Ni-Matrix Family

A creep model of a composite with a creeping matrix and initially continuous elastic brittle fibers is developed. The model accounts for the fiber fragmentation in the stage of unsteady creep of the composite, which ends with a steady-state creep, where a minimum possible average length of the fiber is achieved. The model makes it possible to analyze the creep rate of the composite in relation to such parameters of its structure as the statistic characteristics of the fiber strength, the creep characteristics of the matrix, and the strength of the fiber-matrix interface, the latter being of fundamental importance. A comparison between the calculation results and the experimental ones obtained on composites with a Ni-matrix and monocrystalline and eutectic oxide fibers as well as on sapphire fiber/TiAl-matrix composites shows that the model is applicable to the computer simulation of the creep behavior of heat-resistant composites and to the optimization of the structure of such composites. By combining the experimental data with calculation results, it is possible to evaluate the heat resistance of composites and the potential of oxide-fiber/Ni-matrix composites. The composite specimens obtained and tested to date reveal their high creep resistance up to a temperature of 1150°C. The maximum operating temperature of the composites can be considerably raised by strengthening the fiber-matrix interface.