摘要：作为中国石化重要的天然气勘探开发基地之一,鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密砂岩气藏目前水平井压裂开采效果不理想。针对该气田上古生界致密砂岩储层岩石力学参数研究较为薄弱的现状,在对目的层岩心力学参数单轴/三轴压缩试验测试和纵横声波速度测试的基础上,首先建立了静态、动态弹性参数转换关系和纵横波速关系;在此基础上结合前人成果构建了岩石力学参数单井计算模型;并进一步运用测井资料和三维地震层速度资料确定了目的层力学参数场特征。结果表明,该区上古生界致密砂岩储层内聚力在2~10MPa之间,内摩擦角在30°~42°之间,抗张强度多数集中在5~15MPa之间,抗压强度多数集中在150~250MPa之间。太2段—盒1段弹性模量大部分在15~40GPa之间,泊松比在0.22~0.27之间,横向上每一层岩石弹性参数都存在明显的非均一性,垂向上随深度增加岩石力学参数呈变大趋势。该研究成果一方面可为该区地应力场模拟、气田钻完井设计及目的层压裂改造施工提供基础力学参数,同时研究中确定的动静态岩石力学参数转换、纵横波速等定量关系可为邻近地区相关研究提供参考或借鉴。

摘要：识别储层岩性是开展地层对比和沉积展布等地质基础研究工作的重要前提。致密砂岩储层多为砂、泥岩薄互层,形成的岩性不仅种类较多,而且大部分岩性的测井响应也较为相似,为相关的岩性识别工作带来了困难。基于机器学习技术在模式识别上具有强大的分析性能,选用了稳定性好且计算效率高的XGBoost模型来解决致密砂岩储层岩性识别问题。该模型在建模过程中需要较多的经验参数参与,且计算速度随着自变量的增加而逐渐降低,为此提出了采用CRBM模型和PSO模型对其进行改进。CRBM模型具备数据提取功能,可从源数据中挖掘出更少但更利于建模的新自变量,而PSO模型可通过迭代计算确定XGBoost所有经验参数的最优值。以姬塬油田西部长4+5段部分取心井资料为基础,通过设计两个实验来验证提出的混合模型的预测能力。为加强验证效果,在实验中加入了PNN和SVM的优化模型进行对比。实验后发现所提出模型的预测准确率最高,均在90%以上。实验结果表明所提出的模型不仅能有效解决致密砂岩储层岩性识别问题,且较以往经典预测模型更具推广应用性。

摘要：设计试验方法流程对塔中地区深层致密砂岩储层岩样进行不同围压条件下声学测试,提出基于声学数据反演定量研究致密砂岩储层微裂隙应力敏感性的评价方法。通过Biot相洽理论和DEM理论组合模型分别对岩石裂隙密度?和孔隙纵横比?进行反演,探讨了不同围压条件下岩石?、?的变化规律,并对微裂隙应力敏感性进行评价。结果表明:?随围压的增加而降低,?随围压的增加而增加,这主要是由于微裂隙的闭合引起的;根据不同围压条件下?值降低幅度可以确定发生闭合的裂隙或依然保持张开的裂隙所占的百分比;在较高围压条件下依然具有较大?值的样品应力敏感性较弱,反之,应力敏感性较强;定义试验中岩石内部孔裂隙性质发生急剧变化的点为转折点,发现该点对应的?值相差不大,该值可视为该致密砂岩储层的裂隙共性特征,并可作为裂隙相对发育程度的对比指标;分别探讨了?值(围压65 MPa)及所定义转折压力与岩石孔隙度间的相关性,结果表明,两者正相关性均非常好,对于该地区深层低渗致密砂岩储层而言,存在低应力敏感性的有利类型裂隙受岩石物理性质影响程度最大。

摘要：塔里木盆地库车坳陷博孜—大北地区白垩系致密砂岩储层在由北向南的逆冲推覆下,发育了一系列大规模的北倾断层和叠瓦状堆叠的褶皱构造。复杂的构造形貌致使该区地应力复杂多变,储层改造效果差异明显。因此,亟需厘清研究区内复杂构造对地应力的扰动特征。结合多种方法对单井现今地应力的精确解释,分别分析断裂、褶皱和断褶复合构造对地应力的扰动效果,明确了相关扰动机理,并绘制了研究区地应力扰动特征分区图。基于扰动特征,绘制了不同构造的地应力扰动特征模式图,并提出井位、井轨迹建议。断裂对地应力有卸载作用,断裂附近水平主应力梯度出现不同程度的降低,其中最大水平主应力梯度降低约0.3 MPa/hm;近EW走向的断裂使得近SN向的区域应力方向发生顺时针偏转,偏转角度最大达60°;不同规模断裂的扰动范围为断距的60%。当地层曲率超过0.4 km^(-1)时,褶皱对地应力存在扰动,褶皱地层上部张性扰动区地应力较区域应力减小,下部挤压扰动区地应力增加;张性扰动区最大水平主应力梯度最大约降低0.3 MPa/hm,地应力方向逆时针偏转,偏转角度最大达70°;褶皱变形曲率越大,张性扰动区厚度越大,扰动越明显。断褶复合构造下,断裂扰动区和褶皱张性扰动区叠加会使得地应力进一步减小,地应力方向在两者扰动效果抵消后较区域应力偏转较小或不偏转。综合考虑储层改造难易程度和致密气富集特征,应优先于断褶复合构造带断裂和褶皱张性扰动叠合区部署钻井,建议钻深不超过褶皱中性面,水平井轨迹沿EW向设计。

摘要：致密砂岩储层具有低孔低渗特点,由孔隙度变化引起的弹性参数和地震响应特征变化较弱,为解决常规的基于岩石物理关系线性映射孔隙度预测或者基于多属性融合的概率映射孔隙度预测方法难以表征孔隙度与地震属性间复杂非线性关系的问题,提出了基于深度前馈神经网络的孔隙度预测方法。该方法首先以测井计算的有效孔隙度曲线作为训练目标,以井旁的地震数据属性和反演弹性属性作为训练特征构成训练样本;其次通过优选评价确定复杂结构深度前馈神经网络模型参数,建立井旁地震数据与孔隙度之间的非线性映射关系;最后将训练优良的深度网络模型应用到整个数据体,得到有效孔隙度预测成果,进而实现致密砂岩优质储层定量表征。松辽盆地北部三角洲前缘沉积的致密砂岩应用实例表明,基于深度学习的孔隙度预测结果与井资料吻合较好,相对误差为8.1%,较常规基于岩石物理关系的线性映射孔隙度预测方法误差减小8.2%;证明了该方法对致密砂岩储层孔隙度预测的有效性。研究成果可为井位部署及方案优化设计提供理论指导与技术参考。

摘要：致密砂岩储层脆性评价对指导压裂施工等具有重要意义。针对目前岩石脆性评价中存在的脆性矿物不明确以及忽略成岩作用对岩石脆性影响的问题,首先根据鄂尔多斯盆地东北部某区块26块岩心样品的薄片、岩心资料和地层条件下的三轴压缩应力实验结果,系统地分析各矿物组分与岩石脆性的关系,明确石英和长石为研究区主要的脆性矿物;其次基于脆性指数与主要脆性矿物具有2种不同的相关关系,明确成岩作用、孔隙发育程度及类型差异对岩石脆性指数的影响;进而综合岩石中成岩矿物对孔隙发育程度及成岩作用的指示作用,利用石英和岩屑含量与长石含量的比值作为成岩作用的分类指标,将研究区致密砂岩储层分为Ⅰ类和Ⅱ类成岩作用储层;最终提出基于矿物组分和成岩作用的致密砂岩储层脆性评价方法,建立相应的脆性指数评价模型。利用该方法对鄂尔多斯盆地某致密气井的致密砂岩储层进行脆性评价,结果表明,基于矿物组分和成岩作用的脆性指数评价模型可以得到更为准确的致密砂岩储层脆性指数,为高脆性有利压裂目的层的识别及增产方案设计提供参数依据。

摘要：致密砂岩储层的研究对于当前国内油气勘探进展至关重要.准确掌握致密砂岩储层特征是开展油藏描述和有利区优选等工作的重要前提,而获取储层表征参数又是刻画储层特征的关键,所以储层参数预测技术逐渐成为当前研究热点之一.渗透率是划分油气水层以及后续井开发工程的重点分析要素.对于致密砂岩储层而言,因其非均质性强,使得渗透率很难用常规方法准确求取.为此,本文根据机器学习在数据分析上的强大性能,提出利用GBDT技术预测致密砂岩储层渗透率.本文以姬塬油田西部长4+5段致密砂岩储层测井资料为基础,通过设计2个实验来验证提出方法预测效果.为突出提出方法的预测能力,在实验中引入逐步迭代、Timur模型和BP模型进行对比.2个实验结果显示提出方法得到的拟合误差最小,证明GBDT技术能够有效用于致密砂岩储层渗透率预测,并且预测资料仅需测井数据,无需其他实验数据支撑,表明技术具有良好的推广性.

摘要：岩性识别是一项重要的地质基础研究内容.以交会图为代表的常规岩性识别工具虽然在构建的二维或三维图版中能够依据手动归类的测井数据点集来明确各种岩性的一系列测井响应判定,但却无法适用于致密砂岩储层,其原因是该类储层的岩性成分不仅复杂,且较多岩性的测井响应特征具有相似性.根据机器学习在数据分析上的强大性能,本文提出利用在模式识别方面能力出众的GBDT模型来解决岩性识别问题.本文以姬塬油田西部长4+5段致密砂岩储层测井资料为基础,通过设计两种实验来验证提出模型的岩性识别能力.为提高验证效果,在实验中加入BP、PNN和KNN三种传统模式识别模型进行对比.实验结果显示,GBDT识别准确率最高,分别为90.14%和90.41%.基于GBDT较传统模式识别模型能够给出更为准确的预测值,实验结果充分证明了提出模型不仅能有效识别致密砂岩储层岩性,在岩性识别研究领域上还具有良好的推广应用前景.

摘要：储层可压裂性评价是储层改造方案设计的重要依据,影响致密砂岩可压裂性的主要因素有天然裂缝、砂岩脆性、水平应力差异、断裂韧性等。研究以准噶尔盆地中部1区块Z109井侏罗系致密砂岩为例,综合考虑天然裂缝、砂岩脆性、水平应力差异、断裂韧性四种影响因素,采用改进的层次分析和熵值法相结合的方法进行了致密砂岩储层可压裂性评价。研究结果表明:可压裂性指数越大,致密砂岩储层越易于压裂,压裂时越能获得较复杂的裂缝网络;可压裂性指数大于0.44,砂岩脆性高,断裂韧性小,裂缝发育程度高,水平差异系数小的储层段为Ⅰ级优质压裂层;可压裂性指数大于0.44,砂岩脆性高,断裂韧性小,裂缝发育程度低,水平差异系数大的储层段为Ⅱ级可压裂层;研究区Z109井4036~4039 m、4062~4067 m、4214~4218 m和4260~4272 m为Ⅰ级优质压裂层,4093~4108 m和4284~4313 m为Ⅱ级可压裂层。研究成果可为致密砂岩压裂改造提供科学依据。

摘要：通过欠平衡钻井技术的理论研究和室内试验,形成了一套较完善的适用于高压高产致密砂岩储层的氮气钻井方案,具有合理的注气设备配套方案、钻具组合、井身结构设计以及整套工艺流程。以库车坳陷东部的X井为例,通过与多口邻近致密砂岩储层的常规钻井液钻井技术相比,X井的机械转速最大提高了24.3倍,钻井周期最多缩短了62 d,单井产量是邻井的4.2倍。致密砂岩储层氮气钻井在X井的成功应用,再次证明了在致密砂岩储层使用氮气钻井技术可以提高机械钻速、缩短钻井周期、提高单井产量的目的。同时验证了氮气钻井技术和装备的安全可行性,为库车地区乃至全国推广高压高产致密砂岩储层氮气钻井技术奠定了基础。