地学前缘 ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (1): 411-419.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.14
收稿日期:
2017-04-02
修回日期:
2020-11-20
出版日期:
2021-01-25
发布日期:
2021-01-28
作者简介:
杜书恒(1994—),男,博士,助理研究员,主要从事非常规油气综合研究。E-mail: dushuheng@imech.ac.cn
基金资助:
DU Shuheng1,2(), LIANG Yaohuan1, SHI Yongmin1, GUAN Ping1
Received:
2017-04-02
Revised:
2020-11-20
Online:
2021-01-25
Published:
2021-01-28
摘要:
在围压(外压)或孔压(内压)发生变化的条件下,致密砂岩及泥页岩泊松比的变化特征及机制仍有待厘清。本研究从Terzaghi有效应力理论和国内学者提出的新有效应力概念出发,基于松辽盆地高台子组致密砂岩、青山口组泥页岩三向动、静态泊松比测定结果,剖析了两类岩石泊松比的变化特征及机制。岩石样品三向泊松比变化曲线的分布呈现显著的各向异性,这将对压裂缝的延展规律产生一定的影响;就“有效应力”概念厘定的科学性而言,“Terzaghi有效应力”适用于裂缝较为发育的储层,而“新有效应力”适用于孔隙度较大且分布较为均匀的泥页岩。结论将为致密油气的有效开发提供较为重要的理论依据。
中图分类号:
杜书恒, 梁耀欢, 师永民, 关平. 围压-孔压改变条件下致密砂岩及泥页岩泊松比变化特征及机制[J]. 地学前缘, 2021, 28(1): 411-419.
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图3 高台子组致密砂岩储层改变内、外压条件下静态泊松比随新有效应力变化曲线
Fig.3 Cross-plot between the static Possion’s ratio and the “new effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Gaotaizi tight sandstone
图4 高台子组致密砂岩储层改变内、外压条件下静态泊松比随Terzaghi有效应力变化曲线
Fig.4 Cross-plot between the static Possion’s ratio and the “Terzaghi effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Gaotaizi tight sandstone
图5 高台子组致密砂岩储层改变内、外压条件下动态泊松比随新有效应力变化曲线
Fig.5 Cross-plot between the dynamic Possion’s ratio and the “new effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Gaotaizi tight sandstone
图6 高台子组致密砂岩储层改变内、外压条件下动态泊松比随Terzaghi有效应力变化曲线
Fig.6 Cross-plot between the dynamic Possion’s ratio and the “Terzaghi effective stress” when changing the external (right panel) orinternal (left panel) pressure on the Gaotaizi tight sandstone
图7 青山口组泥页岩生油层改变内、外压条件下静态泊松比随新有效应力变化曲线
Fig.7 Cross-plot between the static Possion’s ratio and the “new effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Qingshankou source rock of shale
图8 青山口组泥页岩生油层改变内、外压条件下静态泊松比随Terzaghi有效应力变化曲线
Fig.8 Cross-plot between the static Possion’s ratio and the “Terzaghi effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Qingshankou source rock of shale
图9 青山口组泥页岩生油层改变内、外压条件下动态泊松比随新有效应力变化曲线
Fig.9 Cross-plot between the dynamic Possion’s ratio and the “new effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Qingshankou source rock of shale
图10 青山口组泥页岩生油层改变内、外压条件下动态泊松比随Terzaghi有效应力变化曲线
Fig.10 Cross-plot between the dynamic Possion’s ratio and the “Terzaghi effective stress” when changing the external (right panel) or internal (left panel) pressure on the Qingshankou source rock of shale
储集层 泊松比 | 变化特征描述 | 改变内压 | 改变外压 |
---|---|---|---|
静态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数 |
曲线组合样式 | “1+1+1” | “2+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.007 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.001 MPa-1(Y≈Z)+ 0.002/MPa(X) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.000 5 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.001 MPa-1(Y≈Z)+ 0.002 MPa(X) | |
动态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 线性 |
曲线组合样式 | “2+1” | “2+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.203 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1(X≈ Y≈Z) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1(X≈ Y≈Z) |
表1 高台子组致密砂岩储层泊松比变化规律观察统计
Table 1 Changing rule of Poisson ratio of the Gaotaizi tight sandstone reservoir
储集层 泊松比 | 变化特征描述 | 改变内压 | 改变外压 |
---|---|---|---|
静态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数 |
曲线组合样式 | “1+1+1” | “2+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.007 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.001 MPa-1(Y≈Z)+ 0.002/MPa(X) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.000 5 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.001 MPa-1(Y≈Z)+ 0.002 MPa(X) | |
动态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 线性 |
曲线组合样式 | “2+1” | “2+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.203 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1(X≈ Y≈Z) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1(X≈ Y≈Z) |
烃源岩 泊松比 | 变化特征描述 | 改变内压 | 改变外压 |
---|---|---|---|
静态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数(X/Z)+线性(Y) |
曲线组合样式 | “2+1” | “1+1+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.010 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.002 MPa-1(X)+ 0.000 2 MPa-1(Y)+ 0.005 MPa-1(Z) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.001 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.002 MPa-1(X)+ 0.000 2 MPa-1(Y)+ 0.005 MPa-1(Z) | |
动态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数(X/Z)+线性(Y) |
曲线组合样式 | “1+1+1” | “1+1+1” | |
“新有效应力”下变化率及各向异性 | 0.035 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | |
“Terzaghi有效应力”下变化率及各向异性 | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) |
表2 青山口组泥页岩烃源岩层泊松比变化规律观察统计
Table 2 Changing rule of Poisson ratio of the Qingshankou source rock of shale
烃源岩 泊松比 | 变化特征描述 | 改变内压 | 改变外压 |
---|---|---|---|
静态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数(X/Z)+线性(Y) |
曲线组合样式 | “2+1” | “1+1+1” | |
“新有效应力”下变化 率及各向异性 | 0.010 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.002 MPa-1(X)+ 0.000 2 MPa-1(Y)+ 0.005 MPa-1(Z) | |
“Terzaghi有效应力” 下变化率及各向异性 | 0.001 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.002 MPa-1(X)+ 0.000 2 MPa-1(Y)+ 0.005 MPa-1(Z) | |
动态 泊松比 | 曲线类型 | 线性 | 对数(X/Z)+线性(Y) |
曲线组合样式 | “1+1+1” | “1+1+1” | |
“新有效应力”下变化率及各向异性 | 0.035 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | |
“Terzaghi有效应力”下变化率及各向异性 | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) | 0.004 MPa-1 (X≈Y≈Z) |
图11 高台子组致密砂岩储层实物样品扫描电镜下的微观特征
Fig.11 The microscopic characteristics of the Gaotaizi tight sandstone reservoir under the scanning electron microscopy (SEM)
图12 青山口组泥页岩生油层实物样品扫描电镜下的微观特征
Fig.12 The microscopic characteristics of the Qingshankou source rock of shale under the scanning electron microscopy (SEM)
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