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公司重慶分公司，重慶 401120）

研究了頁巖可壓裂性指標體系的相關問題，結合斷裂韌性、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鍵是揭露復雜地質、巖石力及水力裂縫等原因。為探索工作區域壓裂施工參數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

因為頁巖儲層結構的致密性特點以及超低孔滲漏的情況，在開展經濟開發活動的時候，需要選擇水力壓裂進行增產工作。在對儲層的可壓性進行測評的時候，需要對壓裂層段進行選擇與優化，以期實現對經濟效益的測評。在一般情況下，市場往往會借助干脆性指數對斷儲層的化學特性進行檢測，可也就相應地造成了檢測不準確的問題。本文從研究頁巖層的可壓裂性指標出發來對儲層的可壓性進行全面研究，以此來更好地確保后期壓裂工作得以優化開展。

1 頁巖可壓裂性指標體系

在一些地區，油氣資源在頁巖層、沉積巖層中有著十分廣泛的分布。其不僅僅是表現在分布的范圍較為廣闊，其還表現在有機質含量、氣體含量以及存儲量等指標都較為豐厚。通過大量的實踐研究表明，在黏土含量較少的地區，礦區的巖石類型更容易開展水力壓裂作業，水力壓裂作業往往能夠取得更好的生產成效?？蓧毫研允琼搸r地質、儲層特征的綜合反映，從我們國內有關地區的采集作業情況來看，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，該地區的水資源較為匱乏，且人口密度大，處在十分復雜的地理環境。同時，受儲層狀況以及經濟發展水平的差異化特征影響。

2 可壓性影響因素

頁巖地質的可壓性往往會受多種綜合因素的影響。Eenderlin等認為頁巖的可壓性會與其本身的材質有關，同時與所配套材質的脆性及韌質有關聯，它們可以用泊比松與楊氏的模量進行測算。另外，內摩擦角系數與無側限抗壓強度是其測評標準。國內有工程師認為其主要影響因素除了，國內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應力、沉積地質等綜合因素。根據海內關于頁毛氣勘探的理論研究和實際操作應用的理想來看，頁巖氣工作時應充分考慮各綜合因素間的相互影響關系及作用。對影響頁巖儲層可壓性的關鍵方面表現為斷裂韌性、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。地表下的地質斷裂后韌性值越是小，水力裂縫對之于地層內的巖石的穿通性越強大；則，儲層改造后的體積也是越大。假設，地表下的地質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力促發下形成破壞性的斷層；如果水力裂縫又催發了天然裂縫的形成，那么會變得有更加繁多的裂縫網絡，影響壓力的加大。所以說，地層的斷裂韌性標準數越是小，地層的頁巖氣可壓性因子越是高。

2.2 頁巖脆性

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

絕大多數情況下上述2種方法計算結果基本一致，但后者資料獲取簡單，與現場結合更為緊密，應用更為廣泛。

式中∶Brit為脆性指數，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為靜態楊氏模量，YMCMAX與YMCMIN分別為區域最大、最小靜態楊氏模量GPA；YMBRIT為歸一化的楊氏模量，0～1；PR為靜態泊松比，PRCMAX與PRCMIN為區域內最大、最小靜態泊松比，無因次；PRBRIT為歸一化的泊松比，0～1。

3 結束語

綜上所述，通過對頁巖儲層進行深入分析來探測地質環境和工程活動所對水力裂縫造成的影響，需要對位置、方式以及時機進行明確，以此來控制水力裂縫。作業時選擇增產壓裂的時候，需要對水力裂縫的狀態進行明確，記錄相關的數據內容，如倍數、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，其還不能破壞當地的生態環境，造成環境污染。

[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用[J].大慶石油地質與開發，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。