东峰场地区陆相地层岩石力学参数分析及应用

摘要

资阳-东峰场区块位于川西南构造较高部位，是有利的油气聚集区带，是中石化西南局增储上产的重要目标区块，油气勘探开发潜力大;但是资阳-东峰场区块作为勘探开发的新区快，还缺少系统的工程地质研究成果，缺乏设计和施工的科学依据，也严重威胁到增储上产和安全高效生产目标的实现。此外，前期在东峰2、东峰3、东峰6井对须家河组气藏进行储层改造，改造后大部分地层产水，三口井均未取得理想增产效果。而岩石的力学参数是石油钻井、压裂工程设计、构造应力场计算及裂缝预测的基础资料。地层中裂缝的发育以及油田工程中的诸多问题均与岩石的力学性质密切相关。因此，对该区块开展岩石力学参数的应用研究具有重要的现实和经济意义。
　　鉴于岩石力学参数的重要应用价值以及资阳-东峰场区块的勘探开发实际情况的需要，本论文采用室内实验与测井资料分析二者结合的方法，主要针对资阳-东峰场区块的陆相地层（以须家河组地层为研究的重点目标），以该地区的区域地质资料为基础，收集整理了6口井（川7井、川峰188井、东峰2井、东峰3井、东峰6井、资阳1井）的常规测井、成像测井、录井、钻井、压裂数据等资料，通过大量岩心实验，得到了岩石的密度、弹性模量、泊松比、抗张强度、抗压强度、内聚力和内摩擦角等岩石力学参数，明确了储层敏感性特征;结合测井资料，建立了岩石力学参数预测模型，建立了该地区岩石力学参数剖面，分析了力学参数分布规律;根据欠压实理论，优选运用了伊顿法，建立了声波、密度、电阻率测井资料地层压力预测模型和剖面，落实了地层压力纵向分布规律;在此基础上，运用声发射、差应变实验、矿场资料确定了地应力大小和方向，建立了陆相地层坍塌压力、破裂压力剖面，运用GMI地应力建模软件的GMI-Wellcheck（即钻井设计和井筒稳定性分析）模块得到三压力剖面，分析了井壁稳定性;最后在工程地质参数研究基础上，讨论了钻完井过程中安全钻井液密度窗口的确定，欠平衡钻井的可行性，射孔方位的选择，钻井液性能的优化，钻头的选型，以及储层改造过程中缝网的形成条件，优化研究压裂液的优化和压裂工艺的优选等内容。最终提出了适合于该地区钻井、完井以及储层改造方面的技术对策和优化设计方案。
　　通过本论文研究表明:室内实验测定的岩石力学参数和测井资料得出的岩石力学参数具有较好的相关性，依据本论文的研究方法得到的预测结果完全可以满足工程施工的需要;须家河组地层压力存在分区差异，东部川峰188井区压力较低(1.2MPa/100m)，北部东峰3井区相对较高(1.5MPa/100m);研究区陆相岩石强度随深度增加趋势明显，自流井上部、须四底部及须三中部地层岩石强度明显大于其它地层，相同层段砂岩强度约是泥页岩强度2倍;研究区最大水平主应力方向主要为近东西向，须家河组方位在106°±10°范围;对于天然裂缝不发育储层，建议采用光套管注入方式施工，应尽量提高施工排量，增加缝内净压力。结合本论文在钻井液性能优化和钻头选型的研究成果，将欠平衡钻井应用到该工区的钻井施工中，钻井速度提高了0.1～0.3m/h;在后期通过储层改造参数的优化，获得了较高的产量。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及目的意义

1．1．1 研究区勘探开发现状

1．1．2 目的意义

1．2 国内外研究现状及存在的主要问题

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 存在的主要问题

1．3 主要研究内容

1．4 研究思路及技术路线

1．5 完成的主要工作量

1．6 主要认识及成果

第2章 区域概况

2．1 构造及地层特征

2．1．1 构造特征

2．1．2 地层特征

2．2 气藏基特征

2．2．1 沉积特征

2．2．2 储层特征

2．3 圈闭类型

第3章 东峰场地区岩石力学参数实验

3．1 岩心的选取与准备

3．1．1 岩心的选取原则

3．1．2 送样的目的

3．2 岩心实验

3．2．1 密度与纵横波速测定

3．2．2 单轴应力作用下岩石弹性强度参数测定

3．2．3 模拟地层条件下岩石弹性强度参数测定

3．3 本章小结

第4章 东峰场地层岩石力学参数预测模型

4．1 岩石力学参数测井计算模型

4．2 岩石力学参数剖面建立

4．3 岩石力学参数特征

4．3．1 岩石力学参数统计

4．3．2 岩石力学参数分布特征

4．4 本章小结

第5章 地层孔隙压力研究

5．1 地层孔隙压力预测原理

5．2 地层孔隙压力预测方法优选

5．2．1 等效深度法

5．2．2 伊顿法

5．2．3 压力预测方法优选

5．3 地层孔隙压力预测

5．3．1 常压趋势线建立

5．3．2 地层孔隙压力剖面建立

5．4 东峰场地区地层孔隙压力特征

5．5 本章小结

第6章 岩石力学参数应用研究

6．1 东峰场地区工程地质参数求取

6．1．1 地应力求取

6．1．2 井壁稳定性分析

6．2 东峰场地区工程地质参数应用

6．2．1 钻完井工艺对策

6．2．2 储层改造工艺对策

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果