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伴随世界油气需求的持续增长与常规油气产量的不断下降,致密油气成为全球非常规油气勘探开发的又一热点。致密油气储层孔隙度和渗透率均非常低,需要进行规模压裂才能产出工业油流。然而,即使进行规模压裂,由于工程品质的不同,致密油气层不同压裂段、不同射孔簇的产量也大不相同。针对致密储层工程品质关键参数的测井评价迫在眉睫。为此,本文通过岩石物理实验和测井数据,对不同压力条件下致密砂岩的动态和静态弹性模量、脆性特征和各向异性条件下的地应力展开了研究,主要内容包括: 对国内3大盆地致密砂岩进行全直径取心,分别钻取3个不同方向的小岩样,进而测量其纵横波速度,完成致密砂岩动态声学实验并分析其动态声学特征,结合配套实验,建立了纵波与横波速度、速度与孔隙度、速度与孔隙度以及速度与粘土含量间的经验关系。相比于致密砂岩为各向同性介质的常规认识,本次实验表明致密砂岩具有典型的横向各向同性特征。 对岩心样品进行了应力应变实验,分析其应力应变曲线形态类型,抗压强度、内聚力和内摩擦系数与粘土含量的关系,并给出储层条件下长庆样品抗压强度、内摩擦系数、内摩擦角与纵波速度、杨氏模量、孔隙度的统计关系。建立动静态转换模型,为进一步的工程评价奠定了基础。 在动静态弹性实验的基础上,分析了3大盆地致密砂岩速度和弹性模量随压力的变化特征,阐述了速度和弹性模量在不同饱和状态下的各向异性特征,表明不同地区各向异性不尽相同,与其沉积环境和孔隙结构特征有关。 分别建立了基于实验和测井资料的脆性评价方法。对于实验数据,采用基于全应力-应变的脆性评价新方法,该方法考虑了峰前和峰后的曲线特征,更能准确地表征岩石的脆性;对于测井数据,采用径向岩石脆性测井定量的方法,该方法从钻头钻穿地层后的特征分析,通过阵列声波资料,提取不同径向深度的数值,进而表征岩石的脆性,并通过实例证实了采用径向速度提取参数表征岩石脆性的有效性。 基于横向各向同性模型需要5个刚性系数,本文在声学测量实验的基础上建立了测井不能测量的刚性系数与测井可测量的刚性系数之间的关系,并针对不同地层类型分别建立相应的刚性系数计算模型,进而计算不同方向的弹性模量,建立全剖面的地应力测井评价方法,并进行了应用效果分析,实际测试表明,新方法得到的结果更精确。