基于矿物组分与断裂韧度的页岩地层脆性指数评价模型

廖东良, 肖立志, 张元春

廖东良, 肖立志, 张元春. 基于矿物组分与断裂韧度的页岩地层脆性指数评价模型[J]. 石油钻探技术, 2014, 42(4): 37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.007
引用本文: 廖东良, 肖立志, 张元春. 基于矿物组分与断裂韧度的页岩地层脆性指数评价模型[J]. 石油钻探技术, 2014, 42(4): 37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.007
shu
Liao Dongliang, Xiao Lizhi, Zhang Yuanchun. Evaluation Model for Shale Brittleness Index Based on Mineral Content and Fracture Toughness[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2014, 42(4): 37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.007
Citation: Liao Dongliang, Xiao Lizhi, Zhang Yuanchun. Evaluation Model for Shale Brittleness Index Based on Mineral Content and Fracture Toughness[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2014, 42(4): 37-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.007
shu

基于矿物组分与断裂韧度的页岩地层脆性指数评价模型

  • 1.

    油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京)), 北京 102249;

  • 2.

    中国石化石油工程技术研究院, 北京 100101

基金项目: 

中国石油化工股份有限公司油田事业部项目“测井资料在压裂工程设计中的应用”（编号：PT1305）部分研究内容。

详细信息
    作者简介:

    廖东良（1974- ），男，江西丰城人，1998年毕业于中国地质大学（武汉）应用地球物理专业，在读博士研究生，高级工程师，主要从事测井资料解释和测井工程应用研究。

  • 中图分类号: TE21

Evaluation Model for Shale Brittleness Index Based on Mineral Content and Fracture Toughness

  • 1.

    State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting(China University of Petroleum(Beijing), Beijing, 102249, China;

  • 2.

    Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing, 100101, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 利用岩石力学参数计算页岩地层脆性指数其结果存在不确定性，而由矿物组成得到的结果不能反映地层的实际脆性。为此，在用矿物组分计算地层脆性的基础上，引入断裂韧度作为每种矿物的加权系数，建立了页岩地层脆性指数评价新模型。用页岩地层的岩石力学模型、脆性矿物模型和建立的新模型分别计算了某井页岩地层的脆性指数，并对其结果进行了对比。结果发现，在岩石力学参数异常段，新模型的评价结果比岩石力学模型高10%左右，且评价结果与压裂效果一致。研究表明，新模型的脆性指数与断裂韧度之间呈负线性关系，地层断裂韧度越大，则脆性指数越小，反之亦然。分析认为，该模型有效避免了单一矿物含量模型带来的缺陷，同时新模型与页岩地层的含气量和有机质含量无关，对页岩地层来说是一种高效的模型。
    Abstract: Some uncertainties exist in shale brittleness index evaluation by using rock mechanics parameters.While it cannot present actual formation brittleness by using mineral content.A new evaluation model for shale brittleness was established based on conventional calculation method using mineral content and integrating fracture toughness as weighing coefficient for each mineral.In this paper,the new model,rock mechanical model and mineral content model were compared.It was found that,for an interval with abnormal rock mechanics properties,the new model provided a result aproximately 10% higher than the rock mechanical model and consistent with the stimulation results.Moreover,a negative linear relationship existes between fracture toughness and brittleness index-higher fracture toughness,lower brittleness index,and vice versa.Analysis showed that the new model avoided the defects of single mineral content model and was irrelevant to gas and organic materials in shale formation.Therefore,the new model is efficient for shale formation evaluation.
    • HTML全文
    • 参考文献(22)
  • [1]

    Buller D, Hughes S, Market J, et al.Petrophysical evaluation for enhancing hydraulic stimulation in horizontal shale gas wells[R].SPE 132990, 2010.
    [2] 李庆辉, 陈勉, 金衍, 等.页岩脆性的室内评价方法及改进[J].岩石力学与工程学报, 2012, 31(8): 1680-1685. Li Qinghui, Chen Mian, Jin Yan, et al.Indoor evaluation method for shale brittleness and improvement[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012, 31(8):1680-1685.
    [3]

    Hucka V, Das B.Brittleness determination of rocks by different methods[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 1974, 11(10): 389-392.
    [4]

    Altindag R.Correlation of specific energy with rock brittleness concepts on rock cutting[J].The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 2003, 103(3): 163-171.
    [5]

    Andreev G E.Brittle failure of rock materials:test results and constitutive models[M].Rotterdam:A A Balkema Press, 1995:123-127.
    [6]

    Bishop A W.Progressive failure with special reference to the mechanism causing it[C]//Proceedings of the Geotechnical Conference, Olso:[s.n.], 1967:142-150.
    [7]

    Hajiabdolmajid V, Kaiser P.Brittleness of rock and stability assessment in hard rock tunneling[J].Tunnelling and Underground Space Technology, 2003, 18(1):35-48.
    [8]

    Copur H, Bilgin N, Tuncdemir H, et al.A set of indices based on indentation test for assessment of rock cutting performance and rock properties[J].Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 2003, 103(9):589-600.
    [9]

    Yagiz S.An investigation on the relationship between rock strength and brittleness[C]//Proceedings of the 59th Geological Congress of Turkey.Ankara, Turkey:MTA General Directory Press, 2006:352.
    [10]

    Honda H, Sanada Y.Hardness of coal[J].Fuel, 1956, 35:451.
    [11]

    Lawn B R, Marshall D B.Hardness, toughness and brittleness:an indentation analysis[J].Journal of American Ceramic Society, 1979, 62(7/8):347-350.
    [12]

    Quinn J B, Quinn G D.Indentation brittleness of ceramics:a fresh approach[J].Journal of Materials Science, 1997, 32(16):4331-4346.
    [13]

    Protodyakonov M M.Mechanical properties and drill-ability of rocks[C]//Proceedings of the 5th Symposium on Rock Mechanics.Twin Cities, USA:University of Minnesota Press, 1963:103-118.
    [14]

    Ingram G M, Urai J L.Top-seal leakage through faults and fractures: the role of mudrock properties[J].Geological Society, 1999, 158(1):125-135.
    [15]

    Evans B, Fredrich J, Wong T F.The brittle-ductile transition in rocks:recent experiment and theoretical progress[M]//Duba A G, Durham W B, Handin J W, et al.The heard volume.:Am Goephys Union, 1990:1-20.
    [16]

    Rickman R, MulleN M, Petre E, et al.A practical use of shale petrophysics for stimulation design optimization:all shale plays are not clones of the Barnett Shale[R].SPE 115258, 2008.
    [17]

    Jarvie D M, Hill R J, Ruble T E, et al.Unconventional shale-gas systems:the mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment[J].AAPG Bulletin, 2007, 91(4):475-499.
    [18] 陈颙, 黄庭芳, 刘恩儒.岩石物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 2009:121-131. Chen Yong, Huang Tingfang, Liu Enru.Rock physics[M].Hefei:University of Science and Technology of China Press, 2009:121-131.
    [19] 蔡美峰.岩石力学与工程[M].北京:科学出版社, 2002: 180-186. Cai Meifeng.Rock mechanics and engineering[M].Beijing:Science Press, 2002:180-186.
    [20] 范天佑.断裂理论基础[M].北京:科学出版社, 2003:73-100. Fan Tianyou.Fracture theory[M].Beijing:Science Press, 2003:73-100.
    [21] 葛瑞·马沃可, 塔潘·木克基, 杰克·德沃金.岩石物理手册:孔隙介质中地震分析工具[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 1998:18-31. Gary Mavko, Tapan Mukerji, Jack Dvorkin.The rock physics handbook:tools for seismic analysis in porous media[M].Hefei:University of Science and Technlogy of Chin Press, 1998:18-31.
    [22] 金衍, 陈勉, 张旭东.利用测井资料预测深部地层岩石断裂韧性[J].岩石力学与工程学报, 2001, 20(4):454-456. JinYan, Chen Mian, Zhang Xudong.Determination of fracture toughness for deep well rock with geophysical logging data[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2001, 20(4):454-456.
    • 相关文章
    • 施引文献(88)

  • 期刊类型引用(44)

    1. 李红梅，曲志鹏，张云银，冯德永. HTI介质下五维地震脆性稳定预测方法研究. 石油物探. 2025(01): 151-162 . 百度学术
    2. 薛熠，杨博鹍，刘勇，孙强，张云，曹正正. 液氮循环冷冲击作用下高温花岗岩Ⅰ型断裂特性研究. 岩土力学. 2025(02): 422-436 . 百度学术
    3. 张红杰，杨光，吴昊，孙龙，刘智军，高巍，乔传乡，曾勇坚. 页岩油储层脆性指数贝叶斯叠前地震直接反演方法. 海相油气地质. 2025(02): 177-184 . 百度学术
    4. 张文，刘向君，梁利喜，熊健，吴建军，李兵. 海陆过渡相储层不同岩性断裂特征及其对压裂的影响. 油气地质与采收率. 2024(06): 74-88 . 百度学术
    5. 张润雪，林伯韬. 非均质超稠油疏松砂岩储层可压性评价. 新疆石油天然气. 2023(01): 57-64 . 百度学术
    6. 田新，宋志华，田治康，杜天玮. 含气页岩储层脆性及裂缝参数方位地震反演方法研究与应用. 地球物理学进展. 2023(03): 1191-1203 . 百度学术
    7. 吴百烈，彭成勇，武广瑷，楼一珊，尹彪. 可压性指数对压裂裂缝扩展规律的影响研究——以南海LF油田为例. 石油钻探技术. 2023(03): 105-112 . 本站查看
    8. 杜佳，朱光辉，李勇，吴鹏，高计县，祝彦贺. 鄂尔多斯盆缘致密砂岩气藏勘探开发挑战与技术对策——以临兴——神府气田为例. 天然气工业. 2022(01): 114-124 . 百度学术
    9. 何建华，李勇，邓虎成，唐建明，王园园. 基于多元力学实验的深层页岩气储层脆性影响因素分析与定量评价. 天然气地球科学. 2022(07): 1102-1116 . 百度学术
    10. 常小龙，曹旭，刘锐，方少伯，孙志高，田泽华. 基于岩屑分形维数的岩石脆性评价方法. 录井工程. 2022(04): 19-24 . 百度学术
    11. 张超，白允，安永林，汪辉平，曾兴. 基于全应力应变曲线的岩石脆性特征评价新方法. 公路交通科技. 2021(03): 63-72 . 百度学术
    12. 李帆，巴晶，符力耘，檀文慧，于庭，曹青业. 页岩可压裂性声学模型及应用. 应用声学. 2020(01): 45-53 . 百度学术
    13. 廖东良. 页岩气层“双甜点”评价方法及工程应用展望. 石油钻探技术. 2020(04): 94-99 . 本站查看
    14. 胡清波，梁海安，杨婷，程新俊，陈海康，张龙鹏. 一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价新方法. 哈尔滨工业大学学报. 2020(11): 147-156 . 百度学术
    15. 李旻翾，孙敬，胡佳妮，刘德华，袁博. 页岩气水平井段甜点优选模型. 科学技术与工程. 2020(24): 9844-9850 . 百度学术
    16. 赵丹云，刘修刚，秦可，杜建锋，张宏钧，申瑞臣. 基于微观弹性模量与矿物组分页岩脆性评价方法研究. 西部探矿工程. 2019(05): 28-31 . 百度学术
    17. 朱德宇，罗群，姜振学，杨威，刘冬冬，罗靓岭. 吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储集层裂缝特征及主控因素. 新疆石油地质. 2019(03): 276-283 . 百度学术
    18. 郭子枫，刘春秀，雷勇刚，黄秉亚，王志玲，郑邦贤. 基于岩石特性的扎哈泉油田缝网压裂可行性分析. 大庆石油地质与开发. 2019(04): 90-95 . 百度学术
    19. 曹茜，戚明辉，张昊天，黄毅，张烨毓. 一种基于应力-应变特征的岩石脆性指数评价改进方法. 岩性油气藏. 2019(04): 54-61 . 百度学术
    20. 侯振学，张国华，王文文，成家杰，王俊华，钱玉萍. 最优化方法在非常规致密砂岩储层中的应用. 复杂油气藏. 2019(03): 10-15 . 百度学术
    21. 廖东良，曾义金. 利用测井资料建立地层剪破裂模型. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(04): 1268-1276 . 百度学术
    22. 庄德宝. 低渗透油田缝网压裂的实践与认识. 化学工程与装备. 2018(06): 43-46 . 百度学术
    23. 王瀚玮，夏宏泉，刘畅，赵昊. 页岩储层脆性指数的随钻测井计算方法研究——以威远地区寒武系筇竹寺组为例. 油气藏评价与开发. 2018(03): 73-78 . 百度学术
    24. 任岩，曹宏，姚逢昌，卢明辉，杨志芳，李晓明. 岩石脆性评价方法进展. 石油地球物理勘探. 2018(04): 875-886+658 . 百度学术
    25. 鲍祥生，谈迎，吴小奇，郑红军. 利用纵横波速度法预测泥页岩脆性矿物指数. 天然气地球科学. 2018(02): 245-250 . 百度学术
    26. 廖东良，路保平. 页岩气工程甜点评价方法——以四川盆地焦石坝页岩气田为例. 天然气工业. 2018(02): 43-50 . 百度学术
    27. 张羽，范存辉，钟城，叶朝阳，秦启荣，李虎. 复杂地质特征中富有机质页岩脆性评价方法研究. 地质与勘探. 2018(05): 1069-1083 . 百度学术
    28. 李帅，陈军斌，刘京，李育，曹毅，聂向荣. 基于灰度关联法的陆相页岩脆性评价新方法. 西安石油大学学报(自然科学版). 2018(06): 42-48+54 . 百度学术
    29. 赖富强，罗涵，龚大建，夏炜旭，李飞. 一种新的页岩气储层脆性指数评价模型研究——以贵州下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例. 地球物理学进展. 2018(06): 2358-2367 . 百度学术
    30. 李帅，陈军斌，王汉青，黄瑞，李育，刘京，聂向荣. 鄂尔多斯盆地南部长7段陆相页岩储层脆性评价新方法. 中国科技论文. 2018(21): 2468-2474 . 百度学术
    31. 郭聪，张冲，朱林奇，黄雨阳，程媛. 基于元素俘获测井的页岩脆性评价方法及应用. 矿物岩石地球化学通报. 2017(06): 1040-1047 . 百度学术
    32. 杨恒林，乔磊，田中兰. 页岩气储层工程地质力学一体化技术进展与探讨. 石油钻探技术. 2017(02): 25-31 . 本站查看
    33. 王志战. 国内非常规油气录井技术进展及发展趋势. 石油钻探技术. 2017(06): 1-7 . 本站查看
    34. 肖雯，李小龙，张伟，张淑娟，李敏，郭天魁. 现河油区低渗稠油储层压裂可行性及裂缝导流能力研究. 承德石油高等专科学校学报. 2016(05): 10-13+21 . 百度学术
    35. 李明，马收，夏英杰，任占春，黄波，李爱山，李连崇. 基于模拟的岩芯脆性室内评价方法对比与分析. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(08): 859-865 . 百度学术
    36. 陈艳秋. 页岩储层可压性调研及新发现. 科技风. 2016(14): 194+198 . 百度学术
    37. 汪磊. 基于岩石物理分析的页岩脆性矿物优选. 石化技术. 2016(04): 174-175 . 百度学术
    38. 李先锋，汪磊. 基于矿物组分页岩气储层脆性评价方法对比分析. 石化技术. 2016(08): 42 . 百度学术
    39. 王汉青，陈军斌，张杰，谢青，魏波，赵逸然. 基于权重分配的页岩气储层可压性评价新方法. 石油钻探技术. 2016(03): 88-94 . 本站查看
    40. 梁利喜，何顺平，张安东. CCNBD试样测试页岩I型断裂韧性. 西部探矿工程. 2016(11): 41-43+46 . 百度学术
    41. 黄军平，张智盛，杨占龙，黄云峰，邸俊，张丽萍. 致密岩石矿物组分含量及脆性指数多元回归定量预测. 新疆石油地质. 2016(03): 346-351 . 百度学术
    42. 夏英杰，李连崇，唐春安，马收，李明，包春燕. 基于峰后应力跌落速率及能量比的岩体脆性特征评价方法. 岩石力学与工程学报. 2016(06): 1141-1154 . 百度学术
    43. 廖东良. 页岩地层ECS测井资料解释新方法及其应用. 石油钻探技术. 2015(04): 102-107 . 本站查看
    44. 任中豪，张文昌，朱新民，晋新伟，田文涛. 测井标准井节箍深度值的确定新方法. 石油钻探技术. 2014(06): 68-72 . 本站查看

    其他类型引用(44)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数:  4299
  • HTML全文浏览量:  146
  • PDF下载量:  3802
  • 被引次数: 88
出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-13
  • 修回日期:  2014-06-16
  • 刊出日期:  1899-12-31

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(22)
    相关文章
    施引文献
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回

    主管单位：中国石油化工集团有限公司

    主办单位：中国石化集团石油工程技术研究院有限公司

    刊　　号：CN 11-1763/TE, ISSN 1001-0890

    主　　编： 王敏生

    副 主 编：刘修善, 周仕明, 陈 作, 叶海超, 陈会年（常务）

    地址：北京市昌平区百沙路197号中国石化科学技术研究中心（邮编：102206）

    电话：010-56606846, 56606847, 56606848, 56606849, 56606850

    Email：syzt@vip.163.com

    技术支持：北京仁和汇智信息技术有限公司开发  百度统计

    服务号

    订阅号

    视频号

    淘宝二维码

    微信小程序

    Copyright © 2009《 石油钻探技术 》 All Rights Reserved.

    京公网安备 11010502036328号 京ICP备17033152号