泥页岩储层岩石的力学特性及脆性评价

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页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析

页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析页岩气是一种非常有前景的能源资源，其储层岩石力学特性和井壁稳定性对于开发和生产页岩气十分重要。

本文将详细分析页岩气储层岩石力学特性和井壁稳定性，并探讨其影响因素和解决方法。

1. 页岩气储层岩石力学特性页岩气储层岩石具有以下几个主要的力学特性：1.1 低渗透性：由于页岩中孔隙度低、连通性差，储层渗透率低，导致气体难以流通和开采。

1.2 脆性：页岩岩石易于破裂和碎裂，在压力作用下容易萌生裂缝，但裂缝的扩展能力有限，对气体渗透性的改善作用有限。

1.3 维持力弱：页岩岩石强度较低，常常呈现脆性破裂，难以在高温高压环境下维持稳定。

1.4 孔隙结构复杂：页岩储层的孔隙结构相对于传统储层来说较复杂，主要包括纳米孔隙和裂缝孔隙，这对储层渗流特性和岩石力学性质产生影响。

2. 井壁稳定性分析井壁稳定性是指井壁在钻井和生产过程中不发生塌陷、裂缝和滑移等现象的能力。

页岩气储层的井壁稳定性主要受到以下几个因素的影响：2.1 初始地应力：页岩气储层通常位于深部地层，初始地应力较高。

高差异性地应力使得井壁容易发生塌陷和滑移。

2.2 井壁液压：钻井液和地层流体与井壁之间的相互作用会改变井壁的力学性质，进而影响井壁稳定性。

2.3 复杂的页岩岩石力学特性：页岩岩石具有复杂的力学特性，对井壁稳定性的影响也较大。

岩石破碎、断裂和固结都会导致井壁的变形和破坏。

2.4 井壁支撑能力：井壁支撑材料的选择和加固对于井壁稳定性至关重要。

针对这些影响因素，可以采取以下措施来提高页岩气储层的井壁稳定性：1. 优化钻井液：选择适当的液相比重、粘度和有效抑制剂，减小与地层的相容性差异，降低井壁液压引起的问题。

2. 加强井壁支撑：选择适当的井壁支撑材料，如钢夹心井壁、钢网井壁等，提高井壁的强度和稳定性。

3. 预防井壁塌陷：通过合理的斜井设计、优化固井技术和有效的井壁支撑材料，减少井壁塌陷的风险。

4. 精确控制钻井参数：合理控制钻井参数，如钻井液性质、钻进速度和饱和度等，减少对井壁的损害。

页岩储层的岩石力学特性

第３２卷第７期地质勘探
· １３ ·
ｃｍ，长度为５．５０ｃｍ的柱状岩心，端面磨平，模拟储层温度、压力条件，进行三轴、单轴力学实验；岩样加工成直径为３．８０ｃｍ，长度为１．００ｃｍ的柱状岩心，端面磨平，进行巴西力学实验。２．２页岩三轴力学实验选取Ｍ组不含天然层理面、天然裂缝的基质岩
表３页岩巴西力学实验结果表
岩心编号样品直径／ｍｍ样品长度／ｍｍ抗张强度／ＭＰａ
图２页岩三轴力学实验应力 — 应变曲线图
２．３页岩单轴力学实验选取Ｍ组岩石样品，采取平行、垂直层理面２种取样方式，其中水平取样２个，垂直取样３个，进行单轴抗压力学对比实验。实验结果表明，水平方向取样的岩样平均杨氏模量为４．７０×１０４ＭＰａ，抗压强度为６９．１８ＭＰａ，平均泊松比为０．２２７；垂直方向取样的岩样平均杨氏模量为２．９９×１０４ＭＰａ，抗压强度为１５１．９２ＭＰａ，平均泊松比为０．１７５（表２）。
４结论
１）四川盆地Ｍ组页岩矿物组分主要以石英矿物、黏土矿物及碳酸盐岩矿物为主，其中石英矿物含量占
ＭＰａ，抗压强度为６９．１８ＭＰａ；垂直方向取样的岩样平４３．４１％，黏土矿物含量占２２．５２％，碳酸盐岩矿物含
均杨氏模量为２．９９×１０４ＭＰａ，抗压强度为１５１．９２量占１６．６７％。黏土矿物中主要以伊利石、绿泥石

层状页岩岩石力学特性及其脆性评价

1013544jcnkijeg201706003层状页岩岩石力学特性及其脆性评价王洪建刘大安黄志全袁广祥吕晓春牛晶蕊赵子江石晓闪华北水利水电大学资源与环境学院郑州450045中国科学院页岩气与地质工程重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029新疆工程学院乌鲁木齐830023摘要页岩气储层的岩石力学特性对压裂改造效果影响极大开展页岩破坏机理力学特性和脆性评价方面的研究可以为页岩气开采中大规模体积压裂提供技术支持
2 5 ( 6 ) 王洪建等：层状页岩岩石力学特性及其脆性评价
1415
compression tests on black carbonaceous shale of Lungmachi Formation. The test results indicate the follows. The black shale rock has obvious layered flake mineral structure. Its main mineral components are quartz and calcite, which causes the structure surface having high strength. Due to the effects of strong structure surface, shale rock with inclined bedding plane has larger values of elastic modulus and uniaxial tensile strength and the minimum total volumetric strains. However, when the bedding plan is parallel or vertical to the loading direction, the shale rock has smaller values of elastic modulus and uniaxial tensile strength and the maximum total volumetric strain. When the bedding angle^S is increasing, the trend of crack initiation index behaves like a U-shaped curve, which is to say, the initiation crack indexes have smaller values at thep of 30° or 60° whereas bigger values at thep of 0° or

页岩气储层脆性评价方法研究

页岩气储层脆性评价方法研究摘要页岩气储层在近年来受到各个能源大国的积极关注，成为非常规油气勘探开发的焦点，然而由于页岩气储层低孔特低渗的物理性质，勘探开发难度大。

水力压裂作为页岩气开发的常用方式，己经得到广泛应用，但影响压裂效果的因素众多，例如岩石脆性、地层敏感性及岩石受力方向等，使得压裂作业很难成功进行，因此需要对页岩进行改造。

研究表明，页岩储层压裂改造的前提是进行岩石脆性评价。

目前用于评价页岩可压性的脆性指数大都孤立的考虑了峰前或峰后的力学性质，而且计算出的脆性指数不符合脆性随围压增大而单调递减的客观规律。

本文基于岩石的应力-应变曲线，分析岩石破裂过程中的能量变化情况，利用声波测井资料结合力学实验法提出了新的岩石脆性评价指标。

首先，用岩石压缩过程中实际的弹性形变能与理想情况下的弹性能量之比来表征岩石的峰前特征，应力达峰值以后外界提供的能量与岩石发生破裂的断裂能之比表征岩石的峰后特征，利用乘性综合法将二者结合，提出了能够综合反映峰前和峰后能量特征的脆性指标B，经过实例验证，使用该指标计算的脆性指数符合脆性随围压增大而单调递减的客观规律。

其次，通过声波测井资料获取纵波时差和横波时差，利用理论公式计算出动态的弹性模量和泊松比，将其拟合后得到静态的弹性模量和泊松比，并通过数据统计分析提出了峰值应变和峰后模量的拟合关系式。

最后，将岩石力学实验和测井技术相结合，对七块岩石样品进行室内实验获取弹性模量等参数，并将直接通过岩石力学实验数据得到的脆性指数和测井资料结合力学试验法得到的脆性指数进行对比，验证了声波测井资料结合实验力学法具有较高的可行性，能够更高效、快速方便地对岩石脆性指数进行计算，而且能保证所获得数据的连续性，能够为进行准确有效的水力压裂提供一个参考依据，更好地用于实际工程。

关键词：页岩；脆性指数；脆性评价；声波时差测井；能量变化Research On The EvaluationMethod Of Brittleness Of Shale Gas ReservoirsABSTRACTIn recent years, shale gas reservoirs have received active attention from various major energy countries and become the focus of unconventional oil and gas exploration and development. However, due to the low porosity and low permeability physical properties of shale gas reservoirs, exploration and development are difficult. As a common method of shale gas development, hydraulic fracturing has been widely used, but there are many factors that affect the effect of fracturing, such as rock brittleness, formation sensitivity and rock stress direction, making fracturing operations difficult to succeed. Therefore, the shale needs to be transformed. Studies have shown that the prerequisite for shale reservoir fracturing reconstruction is to conduct rock brittleness evaluation. At present, the brittleness index used to evaluate the shale compressibility mostly considers the mechanical properties before or after the peak, and the calculated brittleness index does not conform to the objective law that the brittleness decreases monotonously as the confining pressure increases.Based on the stress-strain curve of the rock, this paper analyzes the energy changes during the rock failure process, and uses the acoustic logging data combined with the mechanical experiment method to propose a new rock brittleness evaluation index. First, the ratio of the actual elastic deformation energy to the ideal elastic energy during rock compression is used to characterize the peak-front characteristics of the rock. The ratio of the energy provided by the outside world after the stress reaches the peak and the fracture energy of the rock fracture characterizes the peak of the rock After the characteristics, using the multiplicative synthesis method to combine the two, a brittleness index B that can comprehensively reflect the energy characteristics before and after the peak is proposed. After verification by examples, the brittleness index calculated using this index is consistent with the brittleness monotonous with the increase of confining pressure The objective law of diminishing. Secondly, the longitudinal wave time difference and the shear wave time difference are obtained from the sonic logging data, the dynamic elastic modulus and Poisson's ratio are calculated by using theoretical formulas, and the static elastic modulus and Poisson's ratio are obtained after fitting it. Peak strain and post-peak modulus fitting relationship. Finally, the rock mechanics experiment and logging technology are combined to perform laboratory experiments on seven rock samples to obtain elastic modulus and other parameters, and the brittleness index and logging dataobtained directly from the rock mechanics experimental data are combined with the mechanical test method to obtain The comparison of the brittleness index verifies that the sonic logging data combined with the experimental mechanics method has high feasibility, can calculate the rock brittleness index more efficiently, quickly and conveniently, and can ensure the continuity of the obtained data, which can be accurate Effective hydraulic fracturing provides a reference basis for better use in actual projects.Key words:Shale; Brittleness index; Brittleness evaluation; Acoustic time difference log; Energy change目录学位论文独创性声明 (I)学位论文使用授权声明 (I)摘要 (II)ABSTRACT (III)目录 (V)第一章前言 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究的目的、意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.3.1 脆性定义 (2)1.3.2 页岩脆性评价方法研究现状 (2)1.4研究内容 (6)第二章页岩脆性评价方法对比研究 (7)2.1基于矿物组分的评价方法 (7)2.2基于应力-应变曲线的评价方法 (8)2.3基于岩石弹性参数的评价方法 (10)2.4基于岩石模量参数的评价方法 (11)2.5基于岩石强度参数的评价方法 (12)2.6本章小结 (14)第三章基于能量特征的岩石脆性指标分析 (15)3.1岩石破裂过程中能量规律分析 (16)3.1.1 基于峰前曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.1.2 基于峰后曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.1.3 基于全应力-应变曲线的页岩脆性评价分析 (16)3.2基于峰前曲线的脆性指数的建立 (17)3.3基于峰后曲线的脆性指数的建立 (19)3.4基于全应力-应变曲线的脆性指数的建立 (20)3.5本章小结 (21)第四章页岩储层脆性指数评价新方法研究 (22)4.1岩石脆性评价指标的基础参数计算 (22)4.1.1 脆性评价指标参数计算方法 (22)4.1.2 实例分析与模型的建立 (24)4.2回归分析脆性评价指标的关键参数 (32)4.2.1 岩石力学性质测试 (33)V4.2.2 回归分析峰值应变 (34)4.2.3 回归分析峰后模量 (35)4.3本章小结 (38)第五章页岩储层脆性评价方法对比验证 (39)5.1利用测井资料和室内实验获取参数 (39)5.2基于页岩储层脆性评指数对比验证 (40)5.3本章小结 (46)结论 (48)参考文献 (49)致谢 (54)VI东北石油大学工程硕士专业学位论文第一章前言1.1 研究背景随着经济不断发展，全球能源消耗量加剧，世界各个国家对能源的需求持续攀升，这种必不可少的需求直接迫使石油工作者在石油勘探和开采等技术上不断进步，导致常规能源基本上开采殆尽，与此同时，发现新常规油气田也日渐困难，能源压力日益剧增[1-2]。

泥页岩粘聚力内摩擦角

泥页岩粘聚力内摩擦角
泥页岩是一种由粘土矿物和其他颗粒组成的岩石，其粘聚力和
内摩擦角是描述其力学特性的重要参数。

粘聚力是指岩石颗粒之间
的吸附力和化学结合力，它影响着岩石的强度和稳定性。

而内摩擦
角则是描述岩石颗粒之间的摩擦阻力，是岩石抗剪强度的重要指标。

泥页岩的粘聚力通常取决于其中粘土矿物的种类和含量，以及
水分的影响。

一般来说，含有高比表面积的粘土矿物的泥页岩具有
较高的粘聚力，而水分的增加会降低其粘聚力。

此外，泥页岩中可
能存在有机物质的影响，有机物质的存在会增加泥页岩的粘聚力。

内摩擦角受到岩石颗粒形状、大小和矿物成分的影响。

粘土矿
物颗粒之间的摩擦力取决于它们的形状和表面结构，而岩石中其他
颗粒的存在也会影响内摩擦角的大小。

此外，水分含量和应力状态
也会对内摩擦角产生影响。

需要指出的是，泥页岩的粘聚力和内摩擦角是复杂的岩石力学
特性，受到多种因素的影响，其数值不是固定不变的，需要通过实
验和测试来获取准确的数值。

因此，对于特定的泥页岩样本，需要
进行专门的实验来确定其粘聚力和内摩擦角的数值。

泥页岩储层脆性评价实验研究——以贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩为例

泥页岩储层脆性评价实验研究——以贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩为例巨明皓;赖富强;龚大建;冷寒冰;张国统;艾亚军【摘要】泥页岩的压裂改造效果很大程度上由其脆性决定,开展泥页岩的脆性评价实验研究,可为页岩气田的开发与增产提供技术支撑.贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩层系内页岩发育良好,矿物组份复杂,非均质性强.通过对TX1井岩芯样品分别展开全岩矿物X-射线衍射、地层条件下的三轴压缩应力实验以及物性测定实验,系统分析矿物组成和岩石力学特征,并以实验结果为基础分析矿物成分与岩石物理参数的关系,明确了目的区域常规物性普遍较差,总体具有低孔-超低渗特征.该实验测试数据及取得的认识为该地区泥页岩层段的脆性评价研究能够提供一定指导.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】6页(P238-243)【关键词】储层;泥页岩;弹性参数;牛蹄塘组【作者】巨明皓;赖富强;龚大建;冷寒冰;张国统;艾亚军【作者单位】重庆科技学院复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆401331;重庆科技学院复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆401331;中国国储能源化工集团股份公司,北京100107;铜仁中能天然气有限公司,贵州铜仁554300;重庆科技学院复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆401331;重庆科技学院复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆401331;重庆科技学院复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆401331【正文语种】中文【中图分类】P618;P130储层的压裂改造效果会直接影响试油层位的选择，而泥页岩的脆性是储层压裂的基础。

因此，对泥页岩脆性的研究能够优化压裂改造施工效果以及提高储层的产能。

笔者将岩芯样品通过实验室进行泥页岩力学实测、矿物成分测定、渗透率和孔隙度测定及孔隙结构分析，为泥页岩脆性评价及泥页岩脆性评价方法的优选提供实测数据。

贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层具有岩石结构和矿物成分复杂、低孔低渗、天然气赋存方式多样化、储层非均质性强等特点[1]，因此开发难度较常规天然气更大，常常需要采用水平井钻井和多段水力压裂技术来改善储层的储气和渗流能力，而泥页岩储层的造缝能力和可压裂性取决于泥页岩储层的脆性大小，因此对泥页岩储层的脆性评价指导压裂施工尤为重要[2]。

基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法研究

基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法研究【摘要】本文针对基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法展开研究。

在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。

在对页岩储层特征进行了分析，探讨了页岩脆性评价方法并设计了实验方案。

通过结果分析和讨论，揭示了不同页岩储层的脆性特征差异。

在结论部分总结了研究成果，并展望未来的研究方向。

本研究为页岩储层脆性评价提供了新的方法和思路，对于页岩气田的勘探开发具有一定的指导意义。

【关键词】页岩储层、力学特征、脆性评价、矿物岩石、差异、实验设计、结果分析、讨论、总结、展望1. 引言1.1 研究背景页岩气是一种重要的非常规天然气资源，其开发对于我国能源安全具有重要意义。

由于页岩气储层的特殊性质，其开采过程中常常面临着诸多挑战。

其中一个重要的问题就是页岩储层的脆性评价方法不够完善，导致无法准确评估页岩储层的脆性特征，从而影响了页岩气的开采效果和效率。

在传统的岩石力学评价方法中，往往忽略了不同矿物岩石之间的差异性，导致了评价结果的不准确性。

针对基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法的研究具有重要意义。

通过分析不同矿物岩石的力学特征，可以更加准确地评估页岩储层的脆性特征，从而为页岩气的开采提供科学依据。

这项研究还将为岩石力学领域的发展提供新的思路和方法，推动我国页岩气资源的开发利用。

1.2 研究目的本研究的目的是通过分析基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法，探讨不同页岩的脆性特征以及评价方法的有效性。

通过研究页岩储层的特性以及不同页岩的脆性特征，可以为页岩气等资源的开发提供更多的理论支持和技术指导，促进页岩储层脆性评价方法的进一步完善和发展，为页岩气勘探开发提供更准确的地质力学参数。

通过对脆性评价方法的研究，可以为页岩储层的工程应用提供更加科学和有效的技术支持，提高页岩气等资源开发的成功率和效率。

本研究的目的是为了进一步深化对页岩储层脆性特征的认识，并探索更加有效的脆性评价方法，为页岩气等资源的开发提供更好的技术支持和指导。

页岩力学特性的层理效应及脆性预测

页岩力学特性的层理效应及脆性预测王跃鹏;刘向君;梁利喜【摘要】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.【期刊名称】《岩性油气藏》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】12页(P149-160)【关键词】层理面;页岩脆性;各向异性;层理角度;破裂模式【作者】王跃鹏;刘向君;梁利喜【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学,成都610500【正文语种】中文【中图分类】P313.10 引言页岩气是一种非常规能源，主要以吸附或游离状态赋存于泥页岩地层中。

各向异性页岩岩石物理建模及储层脆性评价

各向异性页岩岩石物理建模及储层脆性评价页岩储层是目前非常规地球物理勘探的研究热点之一。

而地震岩石物理分析技术是储层物性参数描述的重要手段。

作为地震弹性参数与储层物性参数之间的“桥梁”,地震岩石物理分析大体可分为“正问题”和“反问题”。

正问题主要涉及岩石物理模型的构建及地震属性模拟,而反问题主要包括储层参数反演。

本文从正问题出发,构建了适合页岩储层的各向异性模型。

并针对反问题引入网格分析法优化了反演算法。

最终利用反演结果讨论了页岩储层的各向异性特征。

同时,分析了页岩储层的热点属性:脆性,优选脆性表征公式,结合井震资料,实现对页岩储层的脆性分析。

本文的主要成果可以归纳如下:(1)论文构建针对页岩储层的各向异性岩石物理模型。

模型着重模拟了页岩储层由(1)有机质的富集;(2)黏土的定向排列和(3)扁平状的孔隙形态所引起的各向异性。

模型利用SCA+DEM模拟了页岩中的有机质,并引入成层因子(CL)模拟黏土的成层性强弱,最后利用孔隙纵横比控制了页岩的孔隙形态。

实现了对页岩不同各向异性成因的精细模拟。

(2)随后,基于构建的页岩模型,在常规二维孔隙纵横比反演模板的基础上,引入矿物含量作为第三维参数,建立了更符合真实情况的三维孔隙纵横比反演模板,对储层的孔隙形态和孔隙类型进行反演,并利用反演得到的孔隙参数,实现对页岩储层的纵横波速度预测。

(3)为了获取更多的储层物性信息,本文构建双扫描反演流程,反演得到表征孔隙形态和黏土成层性强弱的模型参数孔隙纵横比(α)和成层因子(CL)。

实现对储层各向异性参数的预测,并讨论了各向异性参数与储层物性参数的相互关系。

(4)针对反问题,本文通过引入网格分析法,对储层参数的反演算法进行改进。

网格分析法通过将实测测井值正态分布展开,将测井的误差考虑进反演算法中,最终得到待反演参数的概率密度分布图。

降低了由测量值不准引起的预测误差,提高了预测结果的可信性。

并预测了目的层的孔隙形态及孔隙类型概率密度分布。

应力对泥页岩储层脆性影响的试验分析及应用

ｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，７１００６５，Ｃｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｗｅｌｌｄｅｐｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｏｃｋｓｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓｍａｙｂｅｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｍａｎｉ —
第４５卷第３期
２Ｏ１７年５月 ห้องสมุดไป่ตู้
石
油
钻
探
技
术
ＶｏＩ．４５Ｎｏ．３
Ｍａｖ，２Ｏ１７
ＰＥＴＲ（）ＬＥＵＭＤＲＩＬＩＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
．．测井录井
ｄｏｉ：１０．１ｌ９１１／ｓｙｚｔｊｓ．２０１７０３０２０
文中所研究区块，埋深１２５０．００，２５００．Ｏ０和３５００．００ＩＴＩ处及埋深３５００．００～５０００．００１ＴＩ和５０００．００～
６０００．００ｍ范围内的泥页岩脆性指数分别约降低５．９７，８．５５，１Ｏ．７４，１４．。０和１８．。Ｏ；当泥页岩储层中脆
应力对泥页岩储层脆性影响的试验分析及应用

岩石的力学特性及强度准则

岩石的力学特性及强度准则岩石力学性质主要是指岩石的变形特征及岩石的强度。

由于在石油工程中，并壁稳定、出砂分析、水力压裂、储层物性变化等都与岩石力学性质亲密相关，因此有必要讨论岩石的力学性质及其在物理环境下应力场中的反映。

影响岩石力学性质的因素许多，例如岩石的类型、组构、围压、温度、应变率、含水量、载荷时间以及载荷性质等。

要讨论这些简单因素对岩石力学性质的影响，只能在试验艾博希室内严格掌握某些因素的状况下进行。

岩石的变形特性，最直观的表达方法是通过应力一应变关系曲线及应变随时间变化的曲线来表示。

通常首先讨论在常温、常压（即室温与通常大气压）条件下岩石的力学性质，然后再考虑其他影响因素下岩石的力学性质。

这样才能渐渐弄清在地质条件下，综合因素对岩石力学性质的影响。

岩石在常温、常压下一般产生脆性破坏，但深埋地下的岩石却表现为明显的延性。

，岩石这一性质的变化是由于所处物理环境的转变造成的。

所谓脆性与延性至今尚无非常明确的定义。

一'般所谓脆性破坏是指由弹性变形发生急剧破坏，破坏后塑性变形较小。

延性是指弹性变形之后产生较大的塑性变形而导致破坏，或直接进展为延性流淌。

所谓延性流淌IC现货商是指有大量的永久变形而不至于破坏的性质* 对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在3%以下可作为脆性破坏，5%以上作为延性破坏，3% 一5%为过渡状况。

由于地下的岩体和井壁围岩均处于三向应力状态，所以对岩石力学性态的测定不能靠简单的单轴压缩试验方法，而必需在肯定的围压作用厂（必要时还要考虑温度的作用）进行试验测定。

真三轴试验（岩石上三个主方向的作用力均不等）非常简单，一般均不采纳。

普退采纳的是常规三轴压缩试验方法，一般用圆柱形岩样，在其横向施加液体围压，即在水平的两个主方向上的应力相等且等于围压久，如图1—1所示。

假如上下垫块是带孔可渗透的，亦可通入孔隙流体压力以讨论孔隙压力的影响。

在试验过程中把岩样放在高压室中先对岩样四周用围压油加压至所需的值9c（需要时亦可加孔隙压至所需的夕。

页岩气储层岩石力学特性及脆性评价

页岩气储层岩石力学特性及脆性评价一、绪论A. 研究背景和意义B. 国内外研究现状和不足C. 研究内容和方法二、页岩气储层的岩石力学特性A. 岩石成分和构造特征B. 岩石力学参数测试及分析C. 岩石力学特性分析结果三、页岩气储层岩石脆性特征分析A. 岩石脆性特征及分类B. 岩石脆性测试方法及数据分析C. 岩石脆性分析结果四、页岩气储层岩石力学特性与脆性关系分析A. 岩石力学特性与脆性关系分析方法及流程B. 数据处理及分析结果C. 岩石力学特性与脆性关系研究结果五、页岩气储层岩石力学特性与脆性评价A. 岩石力学特性与脆性对储层的控制作用评价B. 储层资源量及开发难度的评估C. 储层开发中的岩石力学特性与脆性应用实践六、结论与展望A. 研究结论B. 存在不足及改进方向C. 未来发展趋势和展望第一章：绪论A. 研究背景和意义随着能源危机的不断加剧和环保意识的提高，传统能源已经无法满足社会的需求。

而页岩气作为一种新型的清洁能源，具有储量大，开采成本低，提高我国能源自给率等优势。

因此，研究页岩气资源开发是非常必要的。

B. 国内外研究现状和不足国内研究页岩气资源开发较为晚起。

而国外发达国家在页岩气开发方面拥有较为成熟的技术，同时也对储层的力学特性和脆性进行了广泛的研究。

不足之处，需要对页面气储层岩石力学特性及脆性评价进行更深入的研究。

C. 研究内容和方法本文主要对页岩气储层岩石力学特性及脆性进行研究。

通过实验室测试和分析，探讨岩石的物理力学参数和脆性特征的影响因素及作用机理，并评价它们对储层开发的影响，研究方法涵盖实验室测试、数学模型分析和应用实践。

第二章：页岩气储层的岩石力学特性A. 岩石成分和构造特征岩石的成分是岩石力学特性的一大影响因素。

绝大部分页岩气储层都由黏土矿物、石英、长石碎屑和有机质等组成。

岩石构造特征表现为压实程度和裂纹分布等，对岩石的力学特性有着重要的影响。

B. 岩石力学参数测试及分析岩石力学参数主要包括抗压强度、抗张强度、弹性模量等。

基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法研究

基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法研究【摘要】本文通过对基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法进行研究，系统分析了页岩储层的特征及矿物岩石力学特征对页岩储层脆性的影响。

在此基础上，提出了基于岩石力学特征的页岩储层脆性评价方法，并通过实验验证与应用案例加以论证。

在方法优化方面，结合实际应用需求不断完善，进一步提高评价方法的准确性和可靠性。

总结了基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法的优势和局限性，展望未来研究方向，为页岩储层开发提供理论支持和技术指导。

通过本研究，可以更好地评估页岩储层的脆性特征，为页岩气开发提供重要参考。

【关键词】页岩储层、矿物岩石、力学特征、脆性评价、差异、实验验证、优化、总结、展望1. 引言1.1 背景介绍页岩是一种特殊的沉积岩，具有高含量的粘土矿物和有机质，是一种重要的非常规油气储层。

近年来，随着页岩气开发的不断深入，对页岩储层的研究也越来越深入。

在页岩气开发中，脆性指数的评价对于预测裂缝发育性能、地层稳定性以及钻井作业有着重要意义。

矿物岩石力学特征对页岩储层的脆性有着重要影响，而对不同矿物的力学特征进行差异性分析可以为页岩储层的脆性评价提供有力支持。

基于矿物岩石力学特征差异的页岩储层脆性评价方法研究具有重要的科学意义和应用前景。

1.2 研究意义矿物岩石力学特征对页岩储层脆性的影响是本研究的核心内容之一。

通过深入研究不同矿物成分的力学特性与页岩储层脆性之间的关系，可以为进一步优化页岩储层的勘探开发提供重要的参考依据。

基于岩石力学特征的页岩储层脆性评价方法的建立和实际应用，将有助于提高页岩储层的开发效率、降低开发成本，推动页岩油气资源的有效开发和利用。

本研究的意义不仅在于深化对页岩储层脆性评价方法的理论研究，更在于为页岩油气的开发提供技术支持和指导，促进我国页岩油气行业的健康发展。

1.3 研究方法研究方法包括实验方法和数值模拟方法两部分。

实验方法是通过对不同类型页岩样品进行试验，测定其力学性质和脆性指标，从而研究矿物岩石力学特征对页岩储层脆性的影响。

岩石脆性

岩石脆性与储层改造密切相关，是储层力学特性评价、井壁稳定性评价及水力压裂效果评价的重要指标。但是当前还没有标准的、统一的岩石脆性定义及测试方法。岩石的脆性虽然没有明确的定义，但以下性质已达成共识：
(1)压、抗拉强度比(压拉比)； (4) 高回弹能； (5) 内摩擦角大。
弹性参数与矿物成分组合法
随石英含量增加，杨氏模量增加，泊松比减小，表明脆性越来越强; 随粘土含量增加，杨氏模量减小，泊松比增加，表明脆性越来越弱。岩石破裂时体积变化量随杨氏模量的增加而减小，即岩石脆性随杨氏模量的增加而增加，而泊松比与岩石脆性的关系恰好相反，为了更加突出脆性强的岩石，综合上述两种计算方法，提出计算岩石脆性的新公式:
弹性参数法
这种方法认为杨氏模量越高，泊松比越低的岩石脆性更强。然而它的不足之处，一是杨氏模量最大值和最小值的确定方法不统一，因此不同区块的岩石脆性无法对比; 二是杨氏模量和泊松比在脆性评价中的权重不确定，使得脆性的评价存在不确定性; 三是连续计算脆性指数时通常用纵横波资料，对于因井眼不规则和气体影响等因素需要进行校正。
岩石脆性
岩石脆性是指岩石受力破坏时所表现出的一种固有性质，表现为岩石在宏观破裂前发生很小的应变，破裂时全部以弹性能的形式释放出来。脆性指数表征岩石发生破裂前的瞬态变化快慢（难易）程度，反映的是储层压裂后形成裂缝的复杂程度。通常，脆性指数高的地层性质硬脆，对压裂作业反应敏感，能够迅速形成复杂的网状裂缝；反之，脆性指数低的地层则易形成简单的双翼型裂缝。因此，岩石脆性指数是表征储层可压裂性必不可少的参数。
矿物组分法
一般，砂岩和页岩中常见的有三种矿物：石英、方解石和粘土，其中石英脆性最强，方解石中等，粘土最差，因此可用三种矿物含量来进行表征。

不同应变速率下泥页岩力学特性试验研究

Abstract: To investigate the mechanical properties of shale under different strain rates, then to provide scientific guidance for the exploration of shale gas, the uniaxial compression experiments of shale samples have been conducted under strain rates of 5×10 4/s, 1×10 4/s, 1×10 5/s and 1×10 6/s, respectively. The experimental results show that the strain rates affect obviously on elastic modulus, peak strength and fracture morphologies, etc. of shale. Elastic modulus and peak strength gradually decrease along with the inclining of strain rate from high to low, but the decreasing speed becomes gradually smaller and smaller. The fitting relationship of elastic modulus (also peak strength) versus minus logarithm of strain rate largely adapts to the power function, whereas a higher fitting degree occurs if the mean values are implemented. Relatively speaking, the elastic modulus has a higher strain rate reaction. The fracture modes are obviously affected by the strain rate: under high strain rate, sample rapidly split into several large pieces and the entire skeleton ruptured; with the decreasing of strain rate, the fracture mode gradually transfers to main splitting failure with local shear failure; under the lowest strain rate, the main fracture mode is still splitting fracture but with many transverse cracks inserting the lateral surface; that is to say, the fracture mode under lowest strain is characterized by occurrence of cracks-net. In a word, the strain-rates affect the fracture morphologies most obviously, which performs mainly the relatively mean fracture and cracks net. Thus, these features of strain rate effect can provide important enlightenment for the parameters determination and hydro-fracture plan-design of shale. Key words: shale; strain rate; mechanical properties; elastic modulus; peak strength; fracture morphologies; cracks net

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征原园;姜振学;喻宸;郭天旭;申玉山;赵若彤【摘要】运用X射线衍射技术,对柴北缘中侏罗统46块岩心泥页岩样品和15块露头泥页岩样品进行了定性和定量分析.结果表明研究区泥页岩矿物成分中黏土矿物含量最高,介于33％～79.7％之间,平均54.3％;其次为石英,含量介于14.5％～57.8％之间,平均35.4％;碳酸盐矿物含量较少,总量一般介于0～13％之间,个别样品大于15％,露头样品与岩心样品矿物成分有差别.黏土矿物组合特征反映出研究区进入中成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,具有适宜页岩油气形成的成熟度条件.扫描电镜显示,研究区泥页岩发育3种孔隙类型.与海相页岩相比,柴北缘中侏罗统泥页岩黏土矿物含量高但敏感性矿物含量低,石英、长石等脆性矿物含量偏低但达到湖相泥页岩开发标准,脆性指数平均为42.6％,整体上具有较好的脆性和可压性,有利于该区湖相页岩的压裂改造.【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2015(021)001【总页数】7页(P117-123)【关键词】泥页岩储层;矿物成分;脆性特征;X射线衍射;中侏罗统;柴达木盆地北缘【作者】原园;姜振学;喻宸;郭天旭;申玉山;赵若彤【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学非常规天然气研究院,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学非常规天然气研究院,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;国土资源部油气资源战略研究中心,北京100034;中国石油青海油田公司勘探开发研究院,敦煌736202;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学非常规天然气研究院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P588.2;P618.13随着美国页岩气勘探开发的成功，我国针对页岩气的研究也相继开展，并在陆相泥页岩中获得了重要突破。

泥页岩储层岩石力学特性及脆性评价_刁海燕

泥页岩储层岩石力学特性及脆性评价*刁海燕1，2DIAO Haiyan1，21.中国地质大学，北京1000832.中国石油勘探开发研究院，北京1000831.China University of Geosciences，Beijing100083，China2.Ｒesearch Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Beijing100083，China2013-03-15收稿，2013-07-01改回.Diao HY.2013.Ｒock mechanical properties and brittleness evaluation of shale reservoir.Acta Petrologica Sinica，29（9）：3300－3306AbstractＲock mechanical properties of shale gas reservoir are vitally important for exploitation.It is necessary to conduct laboratory study on mechanical properties and brittleness evaluation of shale，which can provide technical support for drilling and fracturing design.Experimental investigations show that compressive strength has positive correlations with Young’s modulus and confining pressure.Volume change of rocks before and after fracturing increases with decreased Young’s modulus and increased Poisson’s ratio.Failure mode under low confining pressure is predominantly splitting failure，while shear failure mode is dominant under high confining pressure.Brittleness of shale has close relations with shale elastic parameters and mineral constituent.Based on numerical modeling and experimental measurement，in combination with elastic parameters method and mineral constituent method，a new brittleness evaluation method is proposed，and brittleness evaluation of single wells is realized which has better effect.Brittleness evaluation is useful for understanding reservoir mechanics and selecting fracture section.Key words Shale；Ｒock mechanics；Failure modes；Elastic parameters；Mineral constituent；Brittleness evaluation摘要泥页岩储层的岩石力学特性对油气开发影响极大，进行泥页岩力学特性和脆性评价方面的研究，可以为泥页岩油钻井和压裂设计工作提供技术支撑。