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九龙山地区珍珠冲组砾岩储层改造技术研究

杨帆  
【摘要】:阵列声波测井技术代表目前国际上先进的声波测井技术,它不仅能评价地层岩性、孔隙度、渗透性和流体特性,也可评价裂缝的发育程度和有效性、地层横向的各向异性以及岩石的力学特性和地层地应力场。本文针对九龙山地区砂砾岩储层采用阵列声波测井技术,结合结合地质、测井、试油等资料,针对不同储集空间对声波特性的响应特征和岩石力学参数进行研究,给出岩石强度、地应力和井眼稳定性分析结果,以及地层破裂压力预测和破裂高度预测值,为储层改造提供可靠的依据,进而为提高气藏的产能打下良好的基础。 利用前人理论和实验分析结果,本文针对DSI(偶极横波成像测井)和XMAC(交叉多极阵列声波测井)仪器的特点,采用STC(时差—时间相关)法提取全波波形的信息,包括纵波、横波和斯通利波时差和幅度信息,在多数情况下,提取的信息质量能满足要求。但是,当声波全波测井所测得的波形在时间和频率上出现重叠现象时,常规的时差分离方法会遇到很大困难。 本文从声波、密度和电阻率等测井资料中提取地层孔隙流体压力的信息,建立地层正常压实趋势线,对井眼地层压力剖面进行预测;并进行岩石力学参数测试实验分析,结合前人研究成果,建立适合本地区的岩石固有强度计算模型。 基于实验数据确定岩石力学动静态参数转换模型,开展岩石力学参数的测井评价方法研究,计算岩石静态泊松比、弹性模量(杨氏模量、剪切模量、体积模量)和岩石固有强度(抗压、抗剪和抗张强度)等岩石力学参数;结合现场水压裂资料,获得广义构造应力系数,在现有的基于弹性力学的水平主应力模型基础之上,建立适合于本地区的水平主应力计算模型,实现定量计算本地区最大、最小水平主应力。 根据计算的最大、最小水平主应力资料,开展了地层剪切破裂和张性破裂压力研究,获得地层破裂压力和垮塌指数,利用地层压力和地层坍塌压力计算临界生产压差,并对井眼稳定性进行分析,确定“安全”的钻井液密度范围;根据最大拉应力理论,利用岩石力学参数剖面,计算岩石强度因子和断裂韧度因子,根据两者之间的关系确定压裂时裂缝是否纵向延伸,达到预测压裂缝高度的目的,为全气田的整体水力压裂优化方案提供基础数据。 岩石力学参数实验的结果表明,岩石抗压强度是抗张强度的12~20倍,是抗剪强度的5-8倍,实验值高于理论计算值,岩石的动、静弹性参数一般是线性关系;工区砾岩储层的杨氏模量、泊松比以及抗压强度大于砂岩。根据处理结果,砾岩、砂岩地层的破裂压力值均随杨氏模量、泊松比增大而增大,随孔隙度减小而减小;坍塌压力随孔隙度增加而增加,随杨氏模量增大而减小。相同情况下,砾岩地层的破裂压力随杨氏模量、孔隙度变化的更快;砂岩地层的坍塌压力值随孔隙度、杨氏模量变化较砾岩储层快。岩性、孔洞发育是影响地层压裂施工的关键因素。研究表明,孔隙发育地层相对致密地层更容易压裂或井壁容易坍塌;通过工区裂缝压裂高度预测可知,当施工压力大于某一值时,压裂方向一般易向砾岩储层延伸,压裂裂缝高度值大于砂岩储层值。 本文完成了工区各项资料的收集与整理:20口井的全波列以及常规测井数据及对应的压裂测试数据;完成20口井的横波、纵波、斯通利波各波形成分信息的提取,依据提取的纵、横波速度信息求取了工区岩石弹性参数(杨氏模量、泊松比),根据改进的伊顿法进行了工区井眼地层孔隙压力预测;完成工区珍珠冲组地层岩石力学测定实验,并依据实验结果建立了珍珠冲组地层动静模量转换关系;进行了工区地应力、地层破裂压力以及泥浆比重、破裂压裂高度等计算方法研究;处理解释了工区20口井测井资料,并分析了岩性、物性等因素对岩石弹性参数、固有强度的影响。 本文中的方法已经经过九龙山地区油田的实例验证,效果较好,对类似于九龙山地区的砂砾岩储层油气评价和开发具有较强的借鉴意义。因此,本文的研究成果不仅有很强的理论意义,还有具有重要的实用价值。


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