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| 1 | 页岩储层体积压裂缝网形成的主控因素及评价方法显示文摘页岩储层的体积压裂能有效沟通天然裂缝使其形成缝网系统,极大地提高了页岩气的产能,让页岩气的开采尽快获得经济效益,因此对体积压裂缝网形成研究显得尤为重要,在对国内外大量页岩储层测试数据和体积压裂缝网形成研究成果全面系统调研和深入分析总结的基础之上,认为页岩储层体积压裂缝网的形成主要受控于3个方面的因素:1储层本身质量好,高的脆性矿物含量、杨氏模量,低的断裂韧度、泊松比、应力衰减速率和储层敏感性等,即储层的可压裂性越高,越易形成缝网;2地质背景条件优越,低的应力各向异性、天然裂缝发育、小的逼近角等,利于压裂裂缝延伸并扩展成缝网;3压裂工程措施适当,包括起裂方位和压力、支撑剂及压裂液性能、施工液量及排量等施工参数设计合理,有利于水力裂缝的充分扩展;另外,对以上控制因素的评价方法主要有室内实验、软件数值模拟及现场监测等,这些认识对体积压裂缝网形成机理研究及压裂优化设计具有重要的理论价值和实践意义。 | 何建华 丁文龙 王哲 蓝宝锋 赵金利 赵冬 | 2015 | 地质科技情报2015，34，4： | 33 |
| 2 | 页岩油气高效开发中的基础理论与关键力学问题显示文摘我国页岩油气开发刚刚起步,许多基础理论和关键科学(力学)问题亟需明确和解决.本文按页岩油气开发的全过程自然地将其分为四个相互关联的科学问题展开介绍和讨论,包括:页岩工程地质力学特征与预测理论,地质力学找到气;多重耦合下的页岩油气安全钻井完井理论,钻井完井够到气;页岩地层动态随机裂缝控制机理与新概念压裂理论,体积压裂释放气;页岩油气多尺度渗流特征与开采理论,解吸运移产出气.本文提出用水力压裂创造页岩传气能力,用气体二次压裂页岩基质来解决气源问题,实现水力压裂创造的页岩传气能力与页岩基质气体供应能力相匹配,避免'断气'现象发生,最终达到页岩气可持续性开采.解决这些关键科学(力学)问题可以为页岩油气高效开发奠定可靠的基础,具有重要的理论意义和应用前景. | 庄茁 柳占立 王永亮 | 2015 | 力学季刊2015，36，1： | 29 |
| 3 | 页岩储层裂缝系统综合评价及其对页岩气渗流和聚集的影响显示文摘为了探究页岩储层裂缝系统发育特征、主控因素及其对页岩气渗流和聚集的影响,通过对页岩岩心和薄片进行观察和统计,根据其形态特征的差异,将裂缝分为层理缝、刺穿型高角度缝、内部高角度缝、低角度缝和微裂缝5种类型。通过对比分析多种参数对裂缝系统产生与发育的影响认为,其主控因素包括脆性矿物含量、构造作用、岩石内部结构、非均质性、力学性质及地层围压等,结合裂缝类型和主控因素等对页岩储层裂缝系统进行综合评价。其中,层理缝等水平裂缝的侧向扩散作用促进页岩气的渗流和聚集。尤其在中国南方构造变形强烈、褶皱发育的地区,层理缝与低角度缝造成页岩储层侧向扩散效果明显,使向斜型页岩气藏和背斜型页岩气藏兼具北美典型页岩气藏(自生自储,原地成藏)与常规气藏(油气富集于构造高部位)的复合型成藏模式。在封闭成藏的条件下,裂缝系统发育往往能够使游离气通过侧向扩散作用沿着裂缝渗流和聚集,于构造高部位形成气藏。 | 王超 石万忠 张晓明 徐壮 袁琪 肖丹 | 2017 | 油气地质与采收率2017，24，1： | 23 |
| 4 | 涪陵页岩气水平井工程甜点评价与应用显示文摘针对涪陵页岩气水平井多段分簇射孔压裂时加砂量符合率低、产气量低的问题,提出了寻找水平段工程甜点、并结合地质甜点进行压裂优化设计的方法。首先利用声波时差和密度测井资料,拟合得到涪陵页岩气藏横波时差计算模型,再结合密度、自然伽马等测井资料,利用地应力剖面计算软件求取涪陵页岩气藏水平井水平段的岩石力学参数,然后通过分析已压裂井段产气剖面测试结果与岩石力学参数的相关性,得到涪陵页岩气藏工程甜点参数为:水平应力差小于8 MPa、脆性指数0.45~0.50。焦页30-1HF井采用了工程甜点与地质甜点相结合的压裂设计方法,其压裂施工压力平稳,总液量和总砂量符合率较好,压后无阻流量88.54×104 m3/d,取得了较好的增产效果。现场试验表明,工程甜点与地质甜点相结合的压裂设计方法,能够提高涪陵页岩气水平井压裂的加砂量符合率和产气量,有助于实现页岩气的高效开发。 | 黄进 吴雷泽 游园 黄晓凯 聂彬 张辉 | 2016 | 石油钻探技术2016，44，3： | 18 |
| 5 | 超临界CO_2作用下页岩力学特性损伤的试验研究显示文摘随着社会对清洁能源的需求不断扩大,超临界CO_2强化页岩气开发技术受到广泛关注。为研究超临界CO_2对页岩力学特性的影响,将四川盆地志留系龙马溪组页岩作为研究对象,对其进行不同浸泡时间条件下的超临界CO_2浸泡试验,并通过劈裂试验和三轴压缩试验,获得浸泡前后页岩强度与变形的变化规律,进而结合SEM、XRD等系列页岩微观测试,初步探讨超临界CO_2与页岩的相互作用机制。研究结果表明:超临界CO_2浸泡后页岩的抗拉强度、三轴抗压强度、弹性模量均出现不同程度的下降,而随浸泡时间的加长,页岩强度的损失量增大。初步分析表明:在超临界CO_2作用下,一方面改变了页岩的颗粒骨架和孔隙结构,另一方面改变了页岩的矿物成分组成,降低页岩岩石颗粒间的胶结程度,从而劣化页岩的力学性质。 | 汤积仁 卢义玉 陈钰婷 张欣玮 敖翔 贾云中 李倩 | 2018 | 岩土力学2018，39，3： | 15 |
| 6 | 四川盆地长宁地区龙马溪组上、下段页岩储层差异研究显示文摘以四川盆地宜宾长宁地区露头页岩为研究对象,综合利用矿物组成测试、有机碳含量测试、阳离子交换容量测试、低压氮气吸附测试、分形理论等方法,对比分析龙马溪组页岩上段和下段的矿物组成分布、有机碳含量分布及孔隙结构的差异,并讨论这种差异对龙马溪组页岩储层特征的影响。研究结果表明,四川盆地长宁地区龙马溪组页岩上段和下段的矿物组成主要以石英和黏土矿物为主,其中上段石英含量低于下段石英含量,上段黏土矿物含量高于下段黏土矿物含量,下段有机碳含量高于上段有机碳含量;相比龙马溪组页岩上段,龙马溪组页岩下段有较低的黏土矿物含量和较高的石英含量,使其水化膨胀能力较低及其有较高的脆性特征;相比龙马溪组页岩上段,龙马溪组页岩下段富含更多的有机质,使其比表面积和总孔容较高,分形维数较大,孔隙结构复杂,吸附气体能力强。 | 熊健 刘向君 梁利喜 吴涛 | 2015 | 西北大学学报(自然科学版)2015，45，4： | 14 |
| 7 | 页岩气储层水平井与压裂工程基础问题探讨显示文摘水平井钻井和压裂改造是页岩气高效开发的关键技术,我国页岩气储层水平井与压裂工程面临诸多工程与地质挑战:(1)钻头适应性差,破岩效率低,'一趟钻'难突破;(2)层理裂隙发育,井眼垮塌和井漏问题突出,坍塌周期明显;(3)压裂缝网形成机制仍需深入认识,复杂裂缝系统的压裂设计理论有待完善.指出页岩气储层岩石破碎机理与高效破岩、长水平段井壁失稳机理与控制、复杂缝网形成机制与调控等是亟需解决的关键基础问题.探索工作流体(钻井、完井、压裂流体)与页岩之间的多重耦合作用机理,建立流体-固体、力学-化学耦合的理论模型将是未来研究的重点和难点,具体包括:(1)考虑页岩自发渗吸、水膜润滑裂缝面、岩石脆性等条件下的页岩破碎机理;(2)考虑水岩反应、力学-化学耦合作用的页岩长水平段井壁失稳机理;(3)压裂液作用下的流体压力分配与多裂缝竞争开裂机制.针对关键基础问题综述了研究进展和发展趋势,对促进我国页岩气储层水平井与压裂工程的科学发展有一定借鉴作用. | 李根生 盛茂 田守嶒 葛洪魁 黄中伟 宋先知 | 2016 | 科学通报2016，61，26： | 14 |
| 8 | 页岩气开采过程风险因素分析及其安全对策显示文摘页岩气作为一种新型能源已受到世界各地的青睐,其高效率、低成本、安全开采成为当前研究的热点问题。在综述页岩气的成藏分布、开采技术现状的基础上,分析了页岩气开发过程中存在的环境灾害、地质灾害、甲烷泄漏灾害以及页岩气开采过程中钻井设备失效等安全风险,并从开采技术、安全管理、法律政策三个角度提出了相应的安全对策,以为我国页岩气的安全开采、高效和可持续开发利用提供参考。 | 王文和 补艳 蔡治勇 易俊 | 2016 | 安全与环境工程2016，23，1： | 11 |
| 9 | 龙马溪组页岩强度评价与分析显示文摘准确全面地评价页岩储层的岩石强度,对页岩水平井井壁稳定性研究具有重要意义。针对龙马溪组页岩储层的特性,采用抗压法、屈曲硬度法和刻划测试法等多种评价方法,对其页岩抗压强度进行了综合评价与分析。评价表明,龙马溪组页岩的抗压强度大体为100~300MPa,平均为123.71MPa;与水接触后,页岩微裂缝附近的抗压强度可降低80%左右。研究表明,龙马溪组页岩的抗压强度受矿物组分相对富集的影响较大,石英含量高、黏土矿物含量低的区域抗压强度大;微裂隙对页岩整体强度具有决定性影响;在页岩水平井采用水基钻井液钻进时,必须加强对微裂隙的封堵能力,才能有效降低井壁失稳的风险。 | 林永学 高书阳 曾义金 | 2015 | 石油钻探技术2015，43，5： | 11 |
| 10 | 横观各向同性岩石力学-化学-损伤耦合有限元分析显示文摘该文基于层理性岩石的水化作用和连续损伤特性,建立力学-化学-损伤耦合的有限元(FEM)求解方法,开展含钻井孔岩石的井壁应力和围岩损伤演化分析。该文发展横观各向同性Biot本构关系,采用Weibull分布函数表征岩石的非均质性;考虑水化作用引起的损伤,结合当前应力状态的应力损伤得到损伤张量,对弹性模量和渗透率进行损伤分析,实现层理性岩石在水化和荷载作用下的连续损伤演化,形成一套渗流-应力-化学-损伤(HMCD)耦合分析方法。该文给出数值算例,将含损伤横观各向同性模型用于研究层理性岩石的水化特性,表明岩石的非均匀性和水化作用对井壁应力解答具有重要影响,该有限元求解方法可对岩石水化、损伤进行可靠、有效的数值分析。 | 王永亮 庄茁 柳占立 杨恒林 | 2017 | 工程力学2017，34，9： | 10 |
| 11 | 页岩强度弱化规律及对水平井井壁稳定的影响显示文摘为了揭示页岩本体和层理面力学强度特性及弱化对井壁稳定影响,基于直剪试验并结合弱面强度准则,分析了页岩抗剪强度参数的弱化规律。研究结果表明,水基钻井液浸泡下页岩本体和弱面强度均显著降低,且水基钻井液对弱面弱化影响大于对本体强度的影响。随着浸泡时间增加页岩强度逐渐降低,且最低强度逐渐左移;发生弱面破坏的角度范围逐渐增大;随着围压升高,页岩强度升高且发生弱面破坏的角度范围逐渐变小。坍塌压力与水平井钻进方位、弱面产状密切相关,其差异最高达到0.444 1 g/cm3,整体上水平井井眼沿着最小水平地应力方位钻进时井壁稳定性最好。随井眼钻开时间增加,当量坍塌压力逐渐升高。研究结果可为页岩气水平井钻井设计提供参考依据。 | 贾利春 连太炜 李忠飞 | 2017 | 钻采工艺2017，40，3： | 8 |
| 12 | 复杂地质特征中富有机质页岩脆性评价方法研究显示文摘页岩脆性是页岩气勘探开发中'工程甜点'选区的重要评价指标。针对目前页岩脆性评价方法多样,加之我国复杂的各种地质条件与因素均对页岩脆性存在不同程度的影响,难以全面科学地表征页岩脆性等问题,本文通过对我国产气的主要页岩层系中现有的脆性评价方法的分析,结合页岩岩性岩相特征、埋深情况、有机质与石英含量、室内页岩的力学性质测试和镜下微观结构的观察等研究成果的调研,认为沉积环境和岩性岩相决定页岩脆性矿物种类;埋深环境决定岩石外部的围压和温度,进而影响岩石力学性质;有机质与石英含量两者的差异致使页岩脆性在纵向上产生变化;页岩层理结构和微观孔隙结构特征影响页岩破裂模式决定力学性质的各向异性。综合我国各种复杂地质特征,针对页岩内部与外部环境提出了一种简单的脆性理想评价模型,增强了复杂地质条件中页岩脆性评价的适用性。 | 张羽 范存辉 钟城 叶朝阳 秦启荣 李虎 | 2018 | 地质与勘探2018，54，5： | 8 |
| 13 | 结合CT技术的页岩水化损伤规律研究显示文摘为研究龙马溪组黑色富有机质页岩水化后细观结构的损伤演化特征,利用CT技术对不同浸泡时间的岩样进行扫描,充分利用CT图像中信息,分析页岩水化细观损伤规律。结果表明:页岩吸水率随着浸泡时间增加而逐渐升高,并渐趋于平稳,吸水率与浸泡时间之间满足对数函数关系;CT图像和二值化图像直观地显示了水化裂缝萌生形成、扩展贯通、形成宏观主裂缝的演化过程,灰度直方图体现了不同水化阶段的CT图像灰度值的变化,其由初始单峰型过渡为水化后双峰;基于二值化图像得到了不同水化阶段的损伤变量,损伤变量随着浸泡时间增加而逐渐升高,且与浸泡时间之间近似满足幂函数关系;CT图像分形维数可体现水化裂缝演化扩展的复杂程度,其随着水化时间增加,呈现先增大后减小变化规律。利用CT技术可得到岩样在不同浸泡时间的内部微观结构分布,为工程应用提供参考。 | 贾利春 张超平 周井红 | 2017 | 断块油气田2017，24，2： | 7 |
| 14 | 二氧化碳对页岩力学性质劣化规律的影响显示文摘针对目前缺少不同相态CO_(2)对页岩微观结构及力学参数影响规律研究的现状,通过室内岩石-压裂液浸泡测试系统,对不同相态CO_(2)浸泡后岩石矿物组分、微观结构及力学参数进行了测试。研究结果表明:液态、超临界态CO_(2)相比较滑溜水对矿物颗粒微观结构的影响更为明显,矿物颗粒之间的孔隙增大4%~15%,易导致页岩宏观力学性质受到劣化影响;不同介质浸泡后页岩力学参数劣化受影响程度排序为:抗拉强度>泊松比>峰值强度>弹性模量,滑溜水浸泡后页岩脆性特征变化不明显,而液态、超临界态CO_(2)浸泡后页岩脆性增强40%~50%。液态CO_(2)有利于改善岩石微观孔隙和降低岩石抗拉强度,超临界态CO_(2)有利于提高微孔隙/裂隙穿透性,提高岩石脆性和降低破裂压力。研究结果为页岩气CO_(2)干法压裂工艺优化提供了一定的实验支撑和理论依据。 | 王海涛 左罗 郭印同 仲冠宇 | 2021 | 科学技术与工程2021，21，29： | 6 |
| 15 | 不同流体介质条件下龙马溪组页岩井壁稳定性能评价显示文摘川渝地区龙马溪组页岩微裂缝、层理发育,致使钻井过程中极易发生坍塌失稳,造成阻卡等复杂情况的频繁发生。通过多种方法评价了龙马溪组页岩在4种不同流体中的井壁稳定性能。膨胀分散试验表明龙马溪组页岩水化膨胀性能较弱,在不同流体介质中的分散性能均较弱;CT层析成像技术和压力穿透试验发现,在与流体接触的极短时间内,页岩内裂缝便可萌生并扩展;随着流体抑制和封堵能力的增强,龙马溪组页岩裂缝的形成可得到明显的推迟或阻止,并显著地降低压力在页岩中的传递效应,起到稳定井壁的作用;不同流体浸泡后页岩抗压强度和内聚力具有明显的差异,其中蒸馏水浸泡后降低程度最大,油基钻井液中降低最小。该研究可为井壁失稳机理分析提供理论参考。 | 王显光 高书阳 褚奇 张亚云 王松 甄剑武 | 2020 | 长江大学学报(自然科学版)2020，17，2： | 5 |
| 16 | 页岩气井压裂套管变形评价及水泥环性能优化显示文摘页岩气井在水力压裂过程中出现了大量套管变形(套变),对页岩气井压裂施工和单井产量造成不利影响。基于套变井统计分析、井径测井解释、微地震解释等,揭示页岩气井套变主要机理。建立裂缝滑移作用下页岩气井筒力学模型,分析了页岩气井筒力学响应及桥塞遇阻机制。通过敏感性分析探讨了水泥环性能优化方法。结果表明:压裂诱发的裂缝滑移对套管产生了剪切与拉伸作用,引起套管出现较大的转角和曲率(狗腿度),'压裂套变狗腿'阻碍了桥塞等工具顺利下入。使用低弹性模量的水泥环能够显著地降低裂缝滑移作用下套变狗腿度。建议在断层/天然裂缝带上下2.0 m采用弹性模量小于1.0 GPa的改性水泥环,可降低压裂过程套变及工具遇阻的故障率。 | 尹飞 韩礼红 陈颖杰 杨尚谕 史彪彬 | 2020 | 石油管材与仪器2020，6，4： | 5 |
| 17 | 涪陵焦石坝区块页岩动静态弹性模量转换关系研究显示文摘油气开采过程中,常通过测井资料和室内试验2种方式获得岩石的力学参数,通过测井资料获得的动态力学参数与通过室内试验获得的静态力学参数相比,在资料的数量、实时性以及获取成本等方面都具有明显优势,而现有力学本构关系是基于静态力学参数建立的,因此有必要建立动静态力学参数的转换关系。鉴于此,选取层理发育完好的涪陵地区焦石坝区块下志留统龙马溪组页岩,逐一分析不同层理角度、孔隙度和声波频率对页岩弹性模量的影响,结果表明,层理角度对页岩弹性模量影响规律最强。根据试验结果,利用相关性分析法建立了层理角度与动静态弹性模量的转换关系模型,并对相同区块的页岩进行了模型验证,发现该模型预测值的平均误差小于6%,具有误差小且计算简单的特点。该研究结果可为获得层理性页岩的动静态弹性模量转换关系提供一种快速有效的方法。 | 熊力坤 王升 徐烽淋 朱洪林 陈乔 | 2016 | 石油钻探技术2016，44，5： | 5 |
| 18 | 涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气储层裂缝特征及其控制因素显示文摘黑色含炭富泥硅质页岩作为页岩气储层的优质岩相在中国南方广泛分布,尤其是奥陶系五峰组和志留系龙马溪组黑色页岩在部分地区已经实现了工业化开采。页岩低孔隙度、低渗透率的特征决定了天然裂缝和压裂改造产生的诱导裂缝对于实现增产至关重要。通过对涪陵地区五峰龙马溪组典型钻井的测井资料进行分析、对岩芯裂缝特征观察,结合薄片的镜下观察,探讨了天然裂缝的发育机制、控制因素以及对诱导裂缝的影响,总结了涪陵地区页岩储层裂缝发育模式与北美地区以及周缘地区的差异,以及该模式在区域尺度、宏观与微观尺度对于页岩气渗流储集的影响。结果表明,该地区的页岩气聚集成藏模式为北美典型模式与受构造作用影响的气藏模式所结合的复合模式。在储层裂缝发育的前提下,封闭成藏、构造高点的特征不可忽视。该模式对于在构造变形强烈的中国南方地区进行页岩气勘探具有指导意义。 | 徐壮 彭女佳 石万忠 舒志国 | 2021 | 东华理工大学学报(自然科学版)2021，44，3： | 4 |
| 19 | Finite element analysis for wellbore stability of transversely isotropic rock with hydraulic-mechanical-damage coupling显示文摘The finite element analysis(FEA) technology by hydraulic-mechanical-damage(HMD) coupling is proposed in this paper for wellbore stability analysis of transversely isotropic rock, developed basing on the recently established FEA technology for isotropic rock. The finite element(FE) solutions of numerical wellbore model, damage tensor calculation and Pariseau strength criterion for transversely isotropic rock are developed for researching the wellbore failure characteristics and computing the collapse and fracture pressure of laminated rock as shale reservoirs. The classic Biot constitutive for rock as porous medium is introduced to establish a set of FE equations coupling with elastic solid deformation and seepage flow. To be in accord with the inclined wellbore situation, the coordinate transformation for global, wellbore, in-situ stress and transversely isotropic formation coordinate systems is established for describing the in-situ stress field and the results in laminated rock. To be in accord with the practical situation, a three-dimensional FE model is developed, in which several other auxiliary technologies are comprehensively utilized, e.g., the typical Weibull distribution function for heterogeneous material description and adaptive technology for mesh refinement. The damage tensor calculation technology for transversely isotropic rock are realized from the well-developed continuum damage variable of isotropic rock. The rock is subsequently developed into a novel conceptual and practical model considering the stress and permeability with the damage. The proposed method utilizing Pariseau strength criterion fully reflects the strength parameters parallel or perpendicular to bedding of the transversely isotropic rock. To this end, an effective and reliable numerically three-step FEA strategy is well established. Numerical examples are given to show that the proposed method can establish efficient and applicable FE model and be suitable for analyzing the state of pore pressure and stress surrounding wellbore, furthermore to demonstrate the effectiveness and reliability of the instability analysis of wellbore failure region and the safe mud weight computation for collapse and fracture pressure of transversely isotropic rock. | WANG YongLiang LIUZhanLi YANG HengLin ZHUANG Zhuo | 2017 | Science China(Technological Sciences)2017，60，1： | 4 |
| 20 | 非均质性页岩水力压裂裂缝扩展形态研究进展显示文摘水力压裂是目前中国构建页岩油气储层复杂裂缝网络的主要技术之一,而页岩储层内部矿物组分差异以及不连续界面(层理、天然裂缝)的广泛分布使其具有强烈的非均质性,直接影响并制约了储层水力压裂改造效果。基于页岩微观矿物组分非均质性和宏观结构非均质性2方面,系统阐述了水力压裂裂缝扩展形态的研究进展。首先,分析了矿物组分差异引起的脆性程度对水力压裂裂缝扩展形态的影响;其次,总结了影响水力压裂裂缝与天然裂缝相互作用模式的关键地质因素和工程因素,探讨了水力压裂裂缝与天然裂缝相互作用机制;最后,研究了页岩层理对水力压裂裂缝穿层扩展的影响机理,阐述了层理面倾角、胶结强度及密度等关键参数对层理面开裂、水力压裂裂缝穿层和扩展形态的影响规律。综述了现阶段非均质性页岩水力压裂研究中存在的问题及发展趋势,为压裂设计优化提供了重要的理论依据。 | 魏海峰 | 2023 | 油气地质与采收率2023，30，4： | 1 |
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