發(fā)布時(shí)間：2019-09-28 13:31

【摘要】：頁(yè)巖氣作為一種新型清潔能源,其開(kāi)發(fā)價(jià)值越來(lái)越引人矚目。頁(yè)巖氣層致密、低孔、特低滲的特點(diǎn)決定了在自然狀態(tài)下難以獲得工業(yè)氣流,必須形成穩(wěn)固的長(zhǎng)水平段井眼和采用有效的壓裂增產(chǎn)改造措施,改變油氣滲流條件,才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)。己有研究表明,巖石脆性是頁(yè)巖氣層可壓性及儲(chǔ)層甜點(diǎn)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),同時(shí)與巖石可鉆性、井眼穩(wěn)定性息息相關(guān),對(duì)設(shè)備效率和泥漿密度的選擇也有一定的影響,因此,脆性評(píng)價(jià)引起越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外公司和相關(guān)學(xué)者的重視,對(duì)其研究也十分活躍�，F(xiàn)有的巖石脆性評(píng)價(jià)方法有數(shù)十種,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)識(shí)。 本論文在調(diào)研現(xiàn)有脆性評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上,以四川盆地龍馬溪組頁(yè)巖為研究對(duì)象,對(duì)常用的巖石脆性評(píng)價(jià)方法開(kāi)展了對(duì)比分析,并探索建立了適合于龍馬溪組頁(yè)巖的基于巖石壓縮實(shí)驗(yàn)的脆性評(píng)價(jià)新方法。數(shù)值實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,分析了頁(yè)巖巖石脆性影響因素。分別建立了基于巖石礦物組分和基于孔隙度、密度和彈性模量等巖石物性參數(shù)的脆性礦場(chǎng)預(yù)測(cè)方法。研究得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和成果： (1)探索建立了基于壓縮實(shí)驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)峰值點(diǎn)的割線(xiàn)模量表征巖石脆性的新方法。該方法表明峰值應(yīng)變?cè)叫�、峰值�?qiáng)度越大,則巖石脆性越強(qiáng),并根據(jù)龍馬溪組頁(yè)巖的脆性指數(shù)值分布范圍,提出了脆性分級(jí)方案。 (2)分析了巖石層理、強(qiáng)度參數(shù)、圍壓和工作液對(duì)巖石脆性的影響。巖石脆性指數(shù)隨層理角度的增大,呈先減小后增大趨勢(shì),60。時(shí)巖石脆性值最�。弘S層理間距的增大而增大：隨層理強(qiáng)度的增大而增大。巖石脆性指數(shù)與彈性模量之間呈正線(xiàn)性相關(guān),與泊松比、峰值強(qiáng)度之間無(wú)明顯相關(guān)性。巖石脆性指數(shù)隨圍壓的增大而減小。工作液浸泡將不同程度降低頁(yè)巖脆性指數(shù)。 (3)龍馬溪組頁(yè)巖礦物組分中黏土含量、石英含量和黃鐵礦含量與巖石脆性指數(shù)具有較好的相關(guān)性,長(zhǎng)石含量和碳酸鹽礦物含量與巖石脆性指數(shù)相關(guān)性不好。通過(guò)多元回歸建立了基于礦物組分的脆性預(yù)測(cè)方法；龍馬溪組頁(yè)巖巖石密度、孔隙度和彈性模量與巖石脆性指數(shù)具有較好的線(xiàn)性相關(guān),通過(guò)多元回歸建立了基于該三個(gè)參數(shù)的脆性預(yù)測(cè)方法�；邶堮R溪組頁(yè)巖測(cè)井資料,對(duì)提出的礦場(chǎng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該預(yù)測(cè)模型具有一定的實(shí)用性。 本論文受到國(guó)家自然科學(xué)基金石化聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目課題《頁(yè)巖氣低成本高效鉆完井技術(shù)基礎(chǔ)研究》(U1262209)和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目課題《硬脆性泥頁(yè)巖地層井周裂縫形態(tài)調(diào)控巖石力學(xué)基礎(chǔ)研究》(51274172)資助。
【圖文】：

參數(shù)（彈性模量、泊松比和峰值強(qiáng)度)、圍壓、工作液等因素對(duì)頁(yè)巖脆性的影RFPA2D破裂過(guò)程分析系統(tǒng)與模型的建立.1 RFPA2D破裂過(guò)程分析系統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)是^u展巖石力學(xué)相關(guān)研究的重要手段，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴^(guān)測(cè)到巖石過(guò)程，開(kāi)展相關(guān)研究。由于巖石的非均質(zhì)性、非線(xiàn)性以及破壞行為不同于一般材理實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性效果較差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受眾多因素影響。而數(shù)值實(shí)驗(yàn)具有通用性靈活和可重復(fù)性等特點(diǎn)，，還能夠得到許多常規(guī)實(shí)驗(yàn)室觀(guān)測(cè)不到的信息，是分析相關(guān)問(wèn)題的重要研究手段。本文采用RFPA2d巖石破裂過(guò)程分析系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)值模擬分析，如圖4_1。該系統(tǒng)唐春安教授認(rèn)為材料的細(xì)觀(guān)非均質(zhì)性是導(dǎo)致材料宏觀(guān)非線(xiàn)性的原因，在該理論上，RFPA2D采用服從韋伯分布的離散基元來(lái)表征材料的非均質(zhì)性，基于彈性力力學(xué)、有限元理論和統(tǒng)計(jì)損傷理論，修正后的Coubmb破壞準(zhǔn)則對(duì)單元進(jìn)行變處理，使得巖石的破壞過(guò)程的數(shù)值模擬得以實(shí)現(xiàn)[81-85]。

模型尺寸設(shè)為25mmx 50mm，模型劃分為120x240=28800個(gè)網(wǎng)格。數(shù)值模型的基元參數(shù)按照韋伯分布，當(dāng)均質(zhì)度為2時(shí)，其細(xì)觀(guān)單元的彈性模量和單軸抗壓強(qiáng)度分布見(jiàn)圖4-2和圖4-3，由圖可知，該數(shù)值模型的非均質(zhì)性較強(qiáng)，能夠一定程度上反映頁(yè)巖非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。1800 -1 1600 -1400 -1200 -_ 1000 -敘 800 -600 -400 -2。: ;i lllllnM..- .U I ■ ■「■ ■■■ ■ "I" ■ ■I*— "i" ■ "I■ ■ "r ■ "1' 1 I I I I IOQQOOOOOOOOOOOOOOOOOQOQOQOQOQOQOQLnOLnOL/iOL/>OLnoLnOLnOLno'=tcnmoofNrvTHU30Lncr)*3-cofor^rs彈性模量（MPa)圖4-2細(xì)觀(guān)單元彈性模量分布圖40
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE319

【參考文獻(xiàn)】

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1 王繩祖;巖石的脆性-延性轉(zhuǎn)變及塑性流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;1993年04期

2 姚孝新,耿乃光,陳楻;應(yīng)力途徑對(duì)巖石脆性—延性變化的影響[J];地球物理學(xué)報(bào);1980年03期

3 唐穎;邢云;李樂(lè)忠;張濱海;蔣時(shí)馨;;頁(yè)巖儲(chǔ)層可壓裂性影響因素及評(píng)價(jià)方法[J];地學(xué)前緣;2012年05期

4 李鉅源;;東營(yíng)凹陷泥頁(yè)巖礦物組成及脆度分析[J];沉積學(xué)報(bào);2013年04期

5 琚宜文;卜紅玲;王國(guó)昌;;頁(yè)巖氣儲(chǔ)層主要特征及其對(duì)儲(chǔ)層改造的影響[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2014年04期

6 馮濤,謝學(xué)斌,王文星,潘長(zhǎng)良;巖石脆性及描述巖爆傾向的脆性系數(shù)[J];礦冶工程;2000年04期

7 陳吉;肖賢明;;南方古生界3套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖礦物組成與脆性分析[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年05期

8 劉洪;陳喬;王森;王莉莎;譚彥虎;張明;;渝東南下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖礦物成分及脆性特征實(shí)驗(yàn)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年29期

9 王學(xué)濱;;節(jié)理傾角對(duì)單節(jié)理巖樣變形破壞影響的數(shù)值模擬[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2006年02期

10 蒲泊伶;蔣有錄;王毅;包書(shū)景;劉鑫金;;四川盆地下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖氣成藏條件及有利地區(qū)分析[J];石油學(xué)報(bào);2010年02期

本文編號(hào)：2543348