頁巖儲層可壓性評價辦法研析

周 爽

（川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司重慶分公司，重慶 401120）

頁巖儲層可壓性評價辦法研析

周 爽

（川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司重慶分公司，重慶 401120）

研究了頁巖可壓裂性指標(biāo)體系的相關(guān)問題，結(jié)合斷裂韌性、頁巖脆性等可壓性影響因素，提出判別頁巖儲層形成可壓裂性的關(guān)鍵是揭露復(fù)雜地質(zhì)、巖石力及水力裂縫等原因。為探索工作區(qū)域壓裂施工參數(shù)對斷裂韌性和頁巖脆性程度影響，研究了控制水力裂縫扭曲的相關(guān)因素并提出解決方案。

頁巖儲層；可壓性；評價辦法

因為頁巖儲層結(jié)構(gòu)的致密性特點以及超低孔滲漏的情況，在開展經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動的時候，需要選擇水力壓裂進(jìn)行增產(chǎn)工作。在對儲層的可壓性進(jìn)行測評的時候，需要對壓裂層段進(jìn)行選擇與優(yōu)化，以期實現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)效益的測評。在一般情況下，市場往往會借助干脆性指數(shù)對斷儲層的化學(xué)特性進(jìn)行檢測，可也就相應(yīng)地造成了檢測不準(zhǔn)確的問題。本文從研究頁巖層的可壓裂性指標(biāo)出發(fā)來對儲層的可壓性進(jìn)行全面研究，以此來更好地確保后期壓裂工作得以優(yōu)化開展。

1 頁巖可壓裂性指標(biāo)體系

在一些地區(qū)，油氣資源在頁巖層、沉積巖層中有著十分廣泛的分布。其不僅僅是表現(xiàn)在分布的范圍較為廣闊，其還表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)含量、氣體含量以及存儲量等指標(biāo)都較為豐厚。通過大量的實踐研究表明，在黏土含量較少的地區(qū)，礦區(qū)的巖石類型更容易開展水力壓裂作業(yè)，水力壓裂作業(yè)往往能夠取得更好的生產(chǎn)成效。可壓裂性是頁巖地質(zhì)、儲層特征的綜合反映，從我們國內(nèi)有關(guān)地區(qū)的采集作業(yè)情況來看，要找到壓裂層位，讓壓裂裂縫能夠比較大地展開，以期提高壓裂改造的成效。（見圖1）

圖1 頁巖儲層水平井壓裂水力裂縫與天然裂縫溝通

頁巖氣體一般處于地下較深的位置，其往往會分布在丘陵地區(qū)，該地區(qū)的水資源較為匱乏，且人口密度大，處在十分復(fù)雜的地理環(huán)境。同時，受儲層狀況以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異化特征影響。

2 可壓性影響因素

頁巖地質(zhì)的可壓性往往會受多種綜合因素的影響。Eenderlin等認(rèn)為頁巖的可壓性會與其本身的材質(zhì)有關(guān)，同時與所配套材質(zhì)的脆性及韌質(zhì)有關(guān)聯(lián)，它們可以用泊比松與楊氏的模量進(jìn)行測算。另外，內(nèi)摩擦角系數(shù)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是其測評標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)有工程師認(rèn)為其主要影響因素除了，國內(nèi)有化工方面的專家測定它的主要影響因子不僅指石英含量、頁巖的脆性、成巖作用和天然裂縫用途，而且又包括了地地內(nèi)應(yīng)力、沉積地質(zhì)等綜合因素。根據(jù)海內(nèi)關(guān)于頁毛氣勘探的理論研究和實際操作應(yīng)用的理想來看，頁巖氣工作時應(yīng)充分考慮各綜合因素間的相互影響關(guān)系及作用。對影響頁巖儲層可壓性的關(guān)鍵方面表現(xiàn)為斷裂韌性、頁巖脆性和天然弱面等特點，另外的影響因子主要包含頁巖儲層可壓性中。

2.1 斷裂韌性

在對儲層的改造難易程度進(jìn)行測量的時候，斷裂韌性是一個重要的參考要素。地表下的地質(zhì)斷裂后韌性值越是小，水力裂縫對之于地層內(nèi)的巖石的穿通性越強(qiáng)大；則，儲層改造后的體積也是越大。假設(shè)，地表下的地質(zhì)斷裂后韌性值變小后，沒有處在水力裂縫延伸路上的天然裂縫很有可能要在水力裂縫的引應(yīng)力促發(fā)下形成破壞性的斷層；如果水力裂縫又催發(fā)了天然裂縫的形成，那么會變得有更加繁多的裂縫網(wǎng)絡(luò)，影響壓力的加大。所以說，地層的斷裂韌性標(biāo)準(zhǔn)數(shù)越是小，地層的頁巖氣可壓性因子越是高。

2.2 頁巖脆性

巖石在外在環(huán)境中受到外力作用的影響會產(chǎn)生的直接變化即是巖石脆性的直接表現(xiàn)。當(dāng)巖石的破損程度發(fā)生改變的時候，其往往是因為吸收了外在能量的波動，但是這樣的現(xiàn)象往往不易察覺。頁巖氣的脆性特質(zhì)在地層壓裂期間，容易形成不簡單的裂縫，且容易導(dǎo)致碎裂；如果巖石的塑性方面發(fā)生了變形，就不太會產(chǎn)生裂縫，就算發(fā)生了人工裂縫，只要在裂縫閉合之前擠入一些支撐劑并形成保護(hù)就行。否則的話，人工裂縫的導(dǎo)通水平會下降，影響頁巖氣的生產(chǎn)提升效果。所以，當(dāng)頁巖的脆性提升，那么其儲層所變化來的裂縫網(wǎng)格發(fā)生大裂的可能性會增大。

泊松比與楊氏模量是表征頁巖脆性的主要巖石力學(xué)參數(shù)，楊氏模量反映了頁巖被壓裂后保持裂縫的能力，泊松比反映了頁巖在壓力下破裂的能力，頁巖楊氏模量越高、泊松比越低，脆性越強(qiáng)。

絕大多數(shù)情況下上述2種方法計算結(jié)果基本一致，但后者資料獲取簡單，與現(xiàn)場結(jié)合更為緊密，應(yīng)用更為廣泛。

式中∶Brit為脆性指數(shù)，0～1；WQFR為石英、長石和云母的總含量；WCARB為碳酸鹽礦物含量（主要包括白云石、方解石和其他碳酸鹽組分）；WTOT為總礦物量；YM為靜態(tài)楊氏模量，YMCMAX與YMCMIN分別為區(qū)域最大、最小靜態(tài)楊氏模量GPA；YMBRIT為歸一化的楊氏模量，0～1；PR為靜態(tài)泊松比，PRCMAX與PRCMIN為區(qū)域內(nèi)最大、最小靜態(tài)泊松比，無因次；PRBRIT為歸一化的泊松比，0～1。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對頁巖儲層進(jìn)行深入分析來探測地質(zhì)環(huán)境和工程活動所對水力裂縫造成的影響，需要對位置、方式以及時機(jī)進(jìn)行明確，以此來控制水力裂縫。作業(yè)時選擇增產(chǎn)壓裂的時候，需要對水力裂縫的狀態(tài)進(jìn)行明確，記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，如倍數(shù)、有效期等。同時，裂縫的用水不僅需要對其工程作用有所體現(xiàn)，其還不能破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，造成環(huán)境污染。

[1] 蔡儒帥，郭建春，鄧燕，等.頁巖儲層可壓性剖面模型研究及應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2014，33（6）∶165-170.

Analysis on Evaluation Method of Shale Reservoir Compressibility

Zhou Shuang

In this paper，we will study the related problems of shale fracturingindex system，combined with fracture toughness and shale brittleness.We propose that the key to determine the fracturing of shale reservoirs is to expose complex geology，Rock and hydraulic fractures and other reasons.In order to explore the influence of fracturing construction parameters on fracture toughness and shale brittleness，this paper will study the relevant factors to control the torsion of hydraulic fractures and propose solutions.

shale reservoir；compressibility；evaluation method

TD353

A

1003-6490（2017）02-0034-02

2017-01-15

周爽（1990—），女，重慶人，助理工程師，主要研究方向為壓裂酸化。