基于核磁共振弛豫谱的煤储层岩石物理与流体表征

为了揭示与煤层气高效开发中储层多相流作用等科学问题,需要探索一种针对性的煤储层特性无损分析新技术。从理论和技术2个角度讨论了核磁共振弛豫时间分析技术在煤储层岩石物理及流体分析中的应用,研究建立了基于低场核磁共振的煤的孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性、甲烷等温吸附曲线的精细定量综合表征技术体系;论证了采用核磁共振弛豫分析来有效识别煤中"多态甲烷"(游离态、吸附态和孔束缚态)和"多态水"(表面吸附态、孔内毛管束缚态和自由态水)的理论与方法;提出了注CO_2置换煤层流体效率的理论评价模型。为进一步开展煤层气开发过程中气、水多相介质相互作用与储层综合动态研究提供了技术保障。     

页岩孔渗特性的分维特征及储层预测意义

以重庆南川地区龙马溪组页岩为研究对象,基于分维分析理论,运用压汞实验等测试手段,分析了页岩孔渗特性的分维特征,结果表明:分形维数、孔隙度、渗透率、毛管压力中值、孔喉半径中值和退汞效率具有较好的相关性,分形维数与各参数描述孔隙结构的性质相一致;以分形维数表征储层孔隙结构特征,以孔隙度、渗透率表征储层物性特征,建立基于分形维数-孔隙度-渗透率的三维储层预测方案,依据三维预测指标对储层产气性能贡献度的高低,可将龙马溪组页岩储层分为3类,并以此为依据预测了南川地区龙马溪组页岩气储层的分布规律。     

核磁共振录井T2谱截止值确定方法研究

近年来,核磁录井分析技术在储层解释评价中发挥了重要作用,核磁共振录井技术主要用于钻井现场快速评价储层物性及流体性质,能够提供储层的孔隙度、渗透率、可动流体饱和度、束缚流体饱和度及孔径分布等参数;提高效孔隙度、渗透率、可动流体与束缚流体饱和度等参数的精度,为进一步分析判断储层流体性质提供依据,提高解释评价的技术水平,增加资料的应用力度,为油田勘探开发提供更优质的解释评价服务。     

煤层气藏核磁共振技术实验研究

本文利用低磁场核磁共振仪测试了四个区块不同渗透率煤样的核磁共振T2弛豫时间谱，给出了渗透率、孔隙度和可动流体百分数等测试参数，并分析了泥浆滤液对煤样的伤害程度。研究表明：核磁共振所测试的孔隙度和渗透率与实验室常规所测试的孔隙度和渗透率基本一致，两者的相关性很好。测出的典型煤样的T2弛豫时间谱大都以双峰型为主，两谱峰间连续性差，前峰表征的流体处于束缚状态，主要反映煤层的微孔隙特征；后峰表征的流体处于可动状态，主要反映煤层的裂缝（割理）特征。     

核磁共振技术在致密油储层流体饱和度分析中的应用研究

松辽盆地致密油勘探已成为油田增储上产的重点,致密油储层具有物性差、孔隙结构复杂、储层参数计算难的特点,给储层流体的可动用性评价带来了难题。核磁共振分析不仅能够提供储层岩石样品的孔隙度、渗透率等物性参数,还能提供可动流体饱和度等数据,克服了致密油储层评价的局限性。为了进一步提升应用效果,系统分析了核磁共振分析机理及分析流程,探讨了核磁共振T2谱分析方法、T2截止时间的确定及流体饱和度的求取,并且在大庆长垣地区致密油储层油水层解释中进行了应用,取得了较好的应用效果,为储层综合评价和开发提供了可靠的手段。     

高煤阶储层煤层气解吸滞后现象定量表征及其对开发的影响

通过理论推理提出了残余吸附气量和解吸滞后系数2个定量表征指标,并通过甲烷等温吸附、解吸实验进行了验证,在此基础上分析了解吸滞后对煤层气开发的影响。结果表明,基于残余吸附气量改造后的Langmuir吸附模型适用于高煤阶煤储层等温解吸数据的拟合;残余吸附气量和解吸滞后系数能够定量表征煤层气解吸滞后程度;煤样残余吸附气量和解吸滞后系数受储层物性特征影响,渗透率越低,孔隙半径越小,比表面积越大,残余吸附气量和解吸滞后系数越大。解吸滞后现象导致煤储层实际解吸压力降低,需要用等温解吸曲线来推算实际的解吸压力,且解吸滞后大大降低了煤层气的采出程度和解吸效率。     

赣西北地区新开岭组页岩气储层物性特征

通过分析新开岭组泥页岩的岩石学矿物特征、孔隙类型、孔隙度与渗透率以及比表面积等储层物性特征,研究发现新开岭组岩石学矿物特征有利于页岩气赋存,主要以石英、粘土矿物为主,粘土矿物主要以伊利石为主;孔隙类型以粒间孔和有机质孔为主,是页岩气主要赋存空间;微裂缝对页岩储层的改造具有十分积极的作用,使得页岩气藏能连续成片的分布;泥页岩具有较好的孔隙度与渗透率值。综合分析认为新开岭组储层物性特征有利于页岩气赋存及运移,是区内页岩气勘查开发的有利层位。     

煤系沉积岩多重分形维数计算及影响因素分析

为表征煤系沉积岩的孔隙结构与分形特征,选取中侏罗统页岩、泥岩和砂岩3种典型沉积岩进行了X射线衍射(XRD)分析、核磁共振(NMR)实验,运用分形理论讨论了NMR分形维数与矿物组成、物性参数之间的相互关系。结果表明:①基于弛豫时间截止值T_2C,可将页岩、泥岩NMR分形维数划分为吸附孔隙分形维数D_A(T₂≤3 ms)和渗流孔隙分形维数D_S(T₂>3 ms)。②储层物性方面,NMR分形维数D_f与孔隙率、渗透率、储层质量指数呈良好的线性负相关关系,说明NMR分形维数能够作为衡量岩石物性的重要指标。③矿物成分方面,石英、长石含量与分形维数D_f呈弱负相关关系,黏土矿物由于受到沉积环境、理化性质和矿物本身含量等多因素作用,对分形维数的影响差异较为显著。     

低场核磁共振技术在煤孔隙结构精准表征中的应用与展望

煤的孔隙结构对于瓦斯、水等流体的运移起关键作用,煤储层资源评估和致裂效果评价均有赖于高效的测孔技术.在众多的测孔技术中,低场核磁共振是近年来应用广泛的煤孔隙结构无损、快速、精准测试技术.该技术通过检测多孔介质中的饱和含氢流体(甲烷、水、油等)的核磁共振驰豫信号,反映孔隙结构及孔隙流体分布等信息.通过核磁共振弛豫谱分析可...     

基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征

针对某些煤储层中的孔隙和裂隙被方解石、白云石等矿物或杂质堵塞致使煤层渗透率降低的问题,提出一种煤层酸化增透方法。利用核磁共振(NMR)和低温氮吸附实验表征了煤样酸化前后的比表面积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、孔径分布及核磁成像等特性参数,分析了酸化作用下煤的细观结构变化规律。测试结果表明,煤样经酸化处理后,饱和水状态的NMR信号量增加,残余水状态的NMR信号量降低,T_2谱的中大孔峰(T_220 ms)的变化较大,NMR所表征的总孔隙度、有效孔隙度、渗透率均增加,残余孔隙度、T_2截止值降低;低温氮吸附所表征的比表面积和总孔隙体积均增加,且主要集中增加在10 nm左右的孔隙,但高煤阶煤增加不明显。NMR图像直观地反映了煤样酸化前后内部孔隙结构的变化特征,为揭示酸化增透的微观演变过程提供了新的手段。煤样初始孔隙越发育或孔隙裂隙中可溶性矿物质越多,所表征的特征参数变化越大,酸化增透效果越好。     

页岩黏土孔隙气-液-固三相作用下甲烷吸附模型

实际储层条件下含水页岩的甲烷吸附量低于实验室测定的干燥页岩吸附量,致使页岩气资源量被高估。在考虑页岩黏土孔隙含水的基础上,基于气-固界面Langmuir吸附理论、气-液界面Gibbs吸附理论及土壤吸附学,针对狭缝孔及圆管孔两类黏土孔隙,建立了气-液-固三相作用下甲烷吸附理论模型。该模型可以计算孔隙含水饱和度0~100%的吸附曲线,验证表明:计算结果与分子模拟结果吻合。并进一步揭示了甲烷在黏土水膜表面的气-液界面吸附特征:在低压下,吸附量与压力呈线性变化;在高压下,吸附量趋于饱和。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

页岩气超临界吸附机理分析及等温吸附模型的建立

为认识页岩气吸附机理,抓住页岩气所处超临界态的特点,同时考虑页岩多尺度孔隙空间和黏土矿物与干酪根吸附能力的差异性,理论分析了页岩气超临界吸附机理,同时建立了DALangmuir等温吸附模型。分析表明:低压阶段,甲烷优先吸附在干酪根超微孔表面,以微孔充填形式吸附;高压阶段,甲烷以单分子层形式吸附在中孔和大孔表面。甲烷脱附优先发生在中孔和大孔表面,表现出"吸附滞后"现象。建立的吸附方程拟合结果的R2大于0.995。页岩气吸附方式因吸附剂吸附能力和孔径而异,吸附方式既有单分子层吸附也有微孔充填吸附。吸附滞后现象是吸附剂吸附能力差异性的集中体现。所建模型可反映黏土矿物与干酪根吸附能力的差异及不同孔径吸附状态的差异,模型参数物理意义明确,数据拟合精度较高。     

砂岩-页岩互层气藏物质平衡方程构建与应用

在国内外很多盆地的气藏,富含有机质的页岩中发育不连续的砂岩夹层,页岩气层和砂岩气层具有很好的连通性,同属于一个压力系统。在这种类型的页岩气藏的储量计算中,不应该忽略砂岩中的游离气储量。为了计算地质储量,首先分析了页岩和砂岩的骨架、孔隙及其流体储存的差异性,在此基础上,将气藏的储集单元分为无机质基质和有机质基质两大类,并建立了此类页岩气藏的体积模型。根据体积守恒原理、Langmuir等温吸附模型和PalmerMansoori模型,分别讨论了两类基质在地层压力下降过程中孔隙和流体的变化特征,推导出页岩-砂岩互层气藏的物质平衡方程。通过实例分析验证了新的物质平衡方程能够分别计算出页岩与砂岩中的游离气储量和吸附气储量,以及开发过程中解吸的天然气体积。     

页岩气开采压裂液技术进展

页岩气是一种分布广泛且储量丰富的非常规能源,但由于其储层具有孔隙度小及渗透率低等特性,一直以来页岩气未得到大规模开采。直到近20年,页岩气开采技术才得到飞速发展,这主要得益于水力压裂技术的进步。压裂液是水力压裂的重要组成部分,其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。通过调研国内外文献,结合国内外压裂液技术的发展历程,分析了页岩气开采中几种常用压裂液的优点、适应性及存在的问题,综述了两类新型的无水压裂技术。结合我国页岩气储层的特殊性及压裂技术发展的现状,提出了适于我国页岩气开采的压裂液技术发展的建议,并特别强调了在页岩气开发初期重视环保的重要性。     

页岩含气量的影响因素分析及含气量测试方法

北美页岩气的商业开发,掀起了全球勘探页岩气的热情,我国页岩广泛分布,资源潜力巨大。页岩气主要以游离态和吸附态存在于富有机质页岩中,含气量研究是页岩气资源评价的重要参数。总结国内外页岩气勘探开发研究成果,认为页岩气含气量的影响因素主要有有机质丰度和成熟度、孔隙结构和孔隙体积、矿物含量、裂缝发育程度、地层温度和压力,它们对含气量的影响主要体现在,有机质丰度和含气量正相关,成熟度越高,含气性越好;微孔比例越大,吸附性能越好;黏土矿物控制吸附气含量;微裂缝发育有助于吸附气的解吸,裂缝规模发育过大将破坏泥页岩的封闭性,不利于气体的储存;吸附气随压力的增加而加大,温度升高,吸附气量将成倍下降。并分析了目前页岩气含气量的测试方法,对比总结了各种测试方法的利弊。     

川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙结构特征及其成藏意义

以川南龙马溪组页岩气储层为例,运用氮气吸附法对储层纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT分析,对孔结构特征表征并讨论控制纳米孔隙结构的主因和纳米孔隙对页岩气成藏的意义。结果表明：龙马溪组页岩气储层孔隙结构较复杂,主要由纳米孔组成,具有一定的无规则孔结构,孔隙多呈开放形态,以两端开口的圆筒孔及4边开放的平行板孔等开放性孔为主;垂向上由深到浅,孔隙开放程度减小;纳米主孔位于2~40 nm,占孔隙总体积的88.39%,占比表面积的98.85%;2~50 nm的中孔提供了主要的孔隙体积,小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的孔比表面积;TOC是控制该储层中纳米孔隙体积及其比表面积的主要内在因素,也是提供页岩气主要储存空间的重要物质;纳米孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量,并使模型表征复杂化;开放状纳米孔可提高页岩气解吸效率和储层渗透率,提高页岩气的产量。     

浅议天然气、煤层气、页岩气成藏特征及勘探开发

煤层气和页岩气是非常重要的非常规天然气藏。天然气、煤层气、页岩气三者在成藏特征、成藏机理和勘探开发上既有相似性又有差异性。对比分析表明,常规天然气藏需要有生、储、盖的合理组合,勘探开发技术成熟,工艺较简单,生产周期一般较段；煤层气、页岩气气藏表现为自生、自储、自保的特征,煤层气藏为吸附成藏机理,页岩气藏自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理。煤层气勘探开发较常规页岩气复杂,初期产量低,但生产周期长；页岩气主要采用水平井和压裂技术开采,开采周期最长。     

页岩气储层钻井液损害评价研究

延长油田页岩气储层埋藏较深,地质条件复杂,页理构造发育,岩石物性极差,页岩易膨胀、分散。由于孔缝并存,页岩气储层比砂岩油藏具有更严重的微粒运移损害、储层应力敏感损害、水锁损害等特性。鉴于延长页岩储层太过致密,不能用常规方法进行渗透率测定。通过采用人造裂缝法测定钻井液对储层裂缝的污染程度来表征钻井液对储层的损害率。经人造裂缝法测定,延长油田现场使用的白油基钻井液体系对页岩气储层的污染渗透率恢复率达到91.060%,初步证实该体系具有良好的储层保护效果,可在延长油田进一步推广使用并验证。     

超临界CO_2致裂后页岩渗透率变化规律及影响因素

根据近几年兴起的无水压裂学术思想,采用超临界CO_2压裂后的裂隙页岩体试件(Φ100 mm×200 mm圆柱体试件),开展了不同体积应力和不同温度条件下CO_2渗流实验来模拟压裂后页岩气储层的渗透特性变化,揭示不同因素对裂隙页岩体渗透率的影响机理。实验结果表明:页岩吸附CO_2后渗透率降低;裂隙页岩体渗透率随有效应力的增加呈负指数关系减少;在CO_2超临界温度32~48℃的内页岩渗透率随温度升高而降低,而且渗透率对温度的敏感性也随着温度的升高越来越小;在低压阶段(1~3 MPa),Klinkenberg效应作用明显,在该阶段渗透率随着气体压力的增加而减少,当气体压力在3~5 MPa时,渗透率随气体压力的增加而增加;页岩储层对CO_2的渗透率受地温、地压以及其自身孔隙结构共同影响。