海洋与地球科学学院博士生闫顶点在国际著名岩石力学期刊发表研究成果：基于压裂效果驱动的非常规储层可压裂性评价新模型

       非常规页岩油气勘探开发技术的突破正在持续重塑全球能源格局。非常规页岩储层通常具有低孔隙度和低渗透率的特性，只有通过水平井钻井和水力压裂等技术对储层进行改造，才能实现高效的开发和利用。因此，在压裂施工前，对储层的可压裂性进行评估尤为重要，不仅能够定位储层的压裂“甜点”，还能显著提高油气开采效率。目前，评价储层可压裂性的主流模型在很大程度上仍依赖于脆性矿物含量、应力应变等脆性指数的经验公式。然而，脆性指数更多关注的是岩石的可破裂性，而水力压裂过程中的裂缝扩展、流体-岩石的力学相互作用对制造裂纹面积和复杂裂纹网络的影响往往被忽略了。

       该研究同时考虑了岩石破坏和裂缝扩展这两个物理过程，综合表征了岩石产生更大裂缝表面积、更多剪切裂缝以及复杂裂缝网络的能力，并将三者有机耦合，从压裂效果的角度全面评价非常规储层的可压裂性。通过分析水力压裂过程中的能量守恒，采用考虑裂缝传播过程的动态水力压裂模型对岩石裂缝表面积进行了量化；同时结合岩石泊松比和II型断裂韧性，评估了岩石生成剪切裂缝的潜力；进而基于数值模拟，探讨了脆性矿物含量和矿物非均质性对裂缝网络复杂性的影响。最后，根据测井和实际生产数据，将该可压裂性模型应用于两类非常规储层，结果表明：相比传统脆性指数，该可压裂性模型能够更有效地指示产层，并与实际产量之间存在良好的指数相关性。

图1. 不同可压裂性岩石表现出的压裂效果：低可压裂性：破裂面积小、裂缝分支简单、剪切裂纹少；高可压裂性：破裂面积大、裂缝网络复杂且含有较多剪切裂纹

图2. 基于压裂效果驱动的可压裂性评价新模型的组成

图3. 可压裂性评价新模型应用于非常规页岩气和致密气储层的效果：实际产量与可压裂性指数之间有良好对应关系

       该研究基于压裂效果对非常规储层的可压裂性进行了系统性评价，所提出的可压裂性模型适用于地球物理测井资料，在地震资料中展现出应用潜力，能够在压裂前有效评估储层的可压裂性。这项研究有助于识别生产甜点，优化压裂设计策略，提升非常规油气储层的改造增产效率。

       文章的第一作者为我院博士生闫顶点，通讯作者为赵峦啸教授，合作者包括中科院上海高等研究院宋学行高级工程师、我院汤继周教授以及我校土木工程学院张丰收教授。该研究得到国家自然科学基金(42174134、41874124、12002351)、中国科学院青年创新项目(2021286)、以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

       全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105912