基于微观-宏观岩石力学和分形维数的脆性评价及在水力压裂中的应用——以川南筇竹寺组页岩储层为例摘要
[研究目的]川南地区筇竹寺组页岩气储量达千亿方,是未来天然气勘探开发的重点。乐山井研地区筇竹寺组构造西强东弱,埋深变化大,力学性质非均质性强,导致不同水平井压裂效果差异大。因此亟需从微观到宏观准确评价岩石力学及脆性特征。[研究方法] 本文聚焦井研地区筇竹寺组页岩,通过纳米压痕实验与扫描电镜,定量分析了矿物颗粒类型对微观岩石力学特征的影响;利用三轴压缩实验,分析了岩性对岩石力学特征的影响。构建了基于矿物组分和微观脆性特征的脆性评价方法,并引入分形维数评价样品破裂复杂程度,以优选不同脆性评价方法在研究区的适用性。分岩性建立岩石力学和脆性测井解释方法,评价研究区脆性分布特征,并分析了其对压裂缝网的影响。[研究结果](1)石英弹性模量及脆性指数最大,黏土矿物最小;(2)粉砂质页岩弹性模量比黑色页岩大2GPa,泊松比低0.02,抗压强度大30MPa;(3)本文所建基于矿物组分和微观脆性特征计算的脆性指数BI1w、基于宏观岩石力学特征计算的脆性指数BI5和基于能量演化过程计算的脆性指数BI10三种方法较为适合研究区的脆性评价。[结论]研究区岩石力学及脆性整体上受控于埋深,局部受岩性影响存在突变;脆性指数与压裂缝网体积存在较好的正相关关系,表明岩石脆性对压裂效果有控制作用。
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