基于力学时变性的页岩油藏四维地应力演化规律研究OA北大核心CSTPCD

裂缝对页岩岩石力学性质影响突出,准确表征含裂缝页岩的岩石力学性质变化是实现页岩油藏压裂-投产过程中四维地应力场精准刻画的重要基础。已有四维地应力研究通常认为应力变化主要源于孔隙压力改变,未考虑岩石力学性质变化对四维地应力的影响。利用在线CT实验,明晰了孔隙压力与页岩孔缝体积的关系,依据应变能理论,推导了裂缝体积与页岩泊松比、弹性模量的理论关系,建立了孔隙压力与泊松比、弹性模量的时变理论模型。结果表明,层理缝开启是页岩岩石力学参数具有时变性的主要原因,孔隙压力越大,裂缝开启条数越多,裂缝空间呈指数型增长。随裂缝体积增加,页岩泊松比快速增加、杨氏模量快速减小,页岩强度大幅降低。以济阳坳陷页岩为例开展分析,裂缝体积占比提高至1%时,杨氏模量由37.5GPa下降至15.06GPa,泊松比由0.22上升至0.35。依托数值模拟方法对比分析岩石力学参数时变性对四维地应力演化的影响,考虑岩石力学时变性特征的四维地应力模拟能够更好地表征页岩压裂-投产过程中的应力大小演化与方向偏转的规律,与实际油藏压裂-投产过程中的四维地应力演化规律更加吻合,模拟结果更加可靠。研究成果能够为页岩油立体井组合理部署、优化设计、风险预警等提供理论支撑。