页岩储层裂缝渗透率动态变化研究

在页岩气藏开采过程中,页岩储层的渗透性随孔隙压力的降低而发生变化。分析有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应对页岩渗透率的影响,在此基础上建立页岩裂缝渗透率动态变化模型,综合研究页岩储层裂缝渗透率的动态变化规律。研究结果表明:开采初期,页岩储层压力降低,有效应力的影响显著;开采中期,当页岩储层压力降低到气体临界解吸压力后,页岩吸附气不断解吸,基质收缩效应开始影响裂缝的渗透性;开采后期,在低压环境下克林肯伯格效应成为主导影响因素。     

煤层注气强化开采流固耦合效应研究

为准确表征煤层气藏强化开采过程中的复杂地质力学效应,同时考虑多孔介质全组份多过程物质运移特征,构建了煤层气藏强化开采全流固耦合数学模型,开发了相应的数值模拟算法,并据此进一步剖析了地质力学效应以及注入气组成对孔渗参数及注采指标的影响。结果表明,有效应力效应与基质膨胀/收缩作用均可显著地影响孔隙度与渗透率,但两者作用方向相反,注入CO2诱发的基质膨胀可使注入井附近渗透率损失近90%。随着杨氏模量的增大或者基质形变强度的降低,CO2突破时间提前,导致煤层气产量及CO2埋存量降低。研究成果可为煤层气产能准确预测及高效开发提供技术支持。     

致密储层压裂缝网渗透性变异的影响因素分析

页岩储层的渗透性是页岩气开发过程中的最为重要的指标之一。在页岩气储层压裂后的排采过程中,储层渗透性会随储层压力、孔隙压力等的降低而发生变化。本文从微观层次上对储层基质微纳孔隙收缩效应、气体滑脱效应对页岩储层渗透性影响的力学机制进行了分析,从宏观层次上分析了储层岩体蠕变、裂缝缝面闭合蠕变、储层衰减应力变化对压裂缝网渗透性影响的力学机制。结果表明：在压裂排采期,基质微纳孔隙页岩吸附气体解吸造成的基质收缩效应和气体滑脱效应会在一定程度上增大压裂储层的渗透率,但基质收缩效应对储层岩体渗透性的影响十分微弱,气体滑脱效应在低压条件下会增加储层岩体的渗透性。由于储层水力改造增加了岩体破碎程度,提高了岩体含水率,水力改造区内储层岩体长期蠕变会极大的压缩缝网空间,降低导流裂缝的渗透性。此外,与储层压力减小有关的裂缝壁面闭合蠕变、地层压实变形会致使水力裂隙开度和渗透性进一步降低。     

考虑有效应力和煤基质收缩效应的渗透率模型

针对煤层气的生产过程中所存在的两个相反的效应:(1) 储层压力下降,有效应力增加,煤层裂隙压缩闭合,渗透率降低;(2) 煤层气解吸,煤基质收缩,煤层气流动路径张开,渗透率升高;建立了包含煤基质收缩效应的煤层孔隙度和渗透率理论模型,模型与已有的一些研究结果反映的规律一致.根据模型得出在体积应力恒定条件下,渗透率随孔隙压力变化存在一临界压力,孔隙压力小于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而减少,孔隙压力大于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而增大,给出了该临界压力的计算式.对不同情形下渗透率对孔隙压力的变化响应进行了讨论,结果表明,临界压力的存在与否与影响渗透率的多种因素有关,应对影响煤层渗透性的众多因素进行动态耦合研究.     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.     

局部非热平衡对增强型地热系统的影响探究

干热岩的有效开发需要依托增强型地热系统所形成的复杂裂缝网络,而致密基质与不同裂缝之间形成了不同尺度的传质传热环境,导致多孔介质传质传热过程存在复杂性．为分析局部非热平衡对复杂裂缝系统传质传热过程的影响,建立考虑局部非热平衡假设的微观孔隙尺度传质传热模型,揭示局部非热平衡假设对基质-裂缝传质传热过程影响的微观作用机理．同时,建立考虑局部非热平衡假设的嵌入式离散裂缝模型和求解方法,通过储层物性参数敏感性研究分析考虑局部非热平衡假设的必要性．结果表明,不考虑局部非热平衡假设会低估在近裂缝区域的岩石温度,而高估传热前缘区域的流体温度;局部非热平衡对增强型地热系统的影响主要体现在注入早期;注入强度越高,或基质裂缝渗透率越低,或基质裂缝孔隙度差异越大,或岩石热扩散系数越大,或对流换热系数越小,都越需要考虑局部非热平衡假设．研究结果可为增强型地热系统的精确数值模拟提供参考．     

页岩气多级压裂水平井生产动态分析

针对页岩气多级压裂水平井基质微观孔隙发育、超低渗透率、复杂的解吸附扩散作用以及多级压裂裂缝网形成机理,采用等效单裂缝、多裂缝解析模型、SRV模型和三线性流等分析模型,从线性分析方法开始,将每种模型的分析结果作为下一个模型的起点,不断增加模型描述参数,使模型更接近页岩气储层实际,达到正确认识和评价页岩气储层的目的。     

流纹岩类火山岩储层物性特征研究

火山岩油气藏储层岩石类型特殊、孔隙结构复杂,在开发过程中其储层物性将会对采出程度产生一定的影响,利用火山岩气田升深2-1井的流纹岩岩心、测井资料,通过对流纹岩岩石物性参数随净上覆岩层压力变化的实验研究,对实验结果进行处理分析,得出了一些有益的结论:该流纹岩岩石孔隙度随净上覆岩层压力呈多项式(三项式)函数变化关系、渗透率与净上覆岩层压力之间的关系满足幂指数关系、储层岩石的压缩系数与净上覆岩层压力之间的关系满足指数关系、岩石密度和孔隙度之间具有很好的线性关系.从而更进一步认识了该流纹岩储层的物性特征,为该特殊岩石气藏的合理开发提供了有利的基础资料.     

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

页岩气地质储量计算方法探讨

页岩气藏中的天然气主要以3种方式存在于储集空间内:孔隙、裂缝中的游离气以及吸附气.应用新的页岩气储集空间概念,即考虑吸附气所占的体积,采用改进的容积法对页岩气藏的静态地质储量进行计算评价.除此之外,在采用物质平衡法预测页岩气藏动态储量时,根据页岩气开采实际情况,游离气和吸附气同采时,提出新的页岩气藏动态预测图.依据岩心分析得出的等温吸附线,地层压力和累计产气量呈现复杂的曲线关系.     

羌塘盆地角木日地区中、下二叠统碳酸盐岩成岩作用及储集物性特征

运用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光和物性测试等手段,详细研究了羌塘盆地角木日地区羌资5井中二叠统龙格组、下二叠统展金组碳酸盐岩的岩石学特征及储层物性。岩石类型主要为泥晶灰岩、砂屑灰岩、细晶白云岩及粉晶白云岩,储集空间主要包括晶间孔、次生溶孔、构造缝和溶蚀缝。灰岩孔隙度平均值为0.40%,渗透率平均值为0.016×10-3μm2;白云岩孔隙度平均值为2.73%,渗透率平均值为0.012×10-3μm2,基本上属于低孔低渗致密储集层。综合评价了成岩作用对储层物性的影响,通过对比分析区内龙格组灰岩与展金组白云岩的成岩作用及孔渗参数,认为白云石化作用能够保持甚至提高原有岩石的孔隙度,而去白云石化作用会导致孔隙堵塞,对储层的形成起破坏作用。     

地层压力变化对渗透率的影响实验研究

储层岩石在地下随有效应力改变而发生变形,从而影响其渗流特性。利用从美国引进的三轴向岩石力学测试系统,从岩石的力学特性入手,研究了储层岩石在地层压力下降和压力回弹过程中的变形特征及渗透率变化规律。实验发现,储层岩石的受力变形不是完全弹性的,在地层流体压力回弹过程中,部分变形不可恢复,地层压力恢复时机越晚,产生的塑性变形越大,地层压力恢复后的渗透率保留率越低。对于某些储层岩石,当上覆压力增大,超过其抗压强度后,又会产生裂缝,从而改善其渗透性能。     

煤层气排采时渗透率动态特征研究

正确认识煤层气井开采过程中的渗透性变化特征是实现煤层气科学高效开发的重要前提.目前,大量的室内实验研究渗透率随排采的变化时仅考虑压力敏感性,而没有考虑在实际生产过程中存在的基质收缩效应的影响.笔者提出一种动态分析方法,利用实际生产数据,分段拟合出不同生产时间下的煤层参数,包括渗透率和地层压力等,并且在前人研究的基础上建立了考虑应力敏感效应和基质收缩效应的渗透率数学模型,通过数据回归获得到模型的具体参数.该方法可以用于描述煤层渗透率的动态特征,预测煤层气产量变化,指导现场配产.     

晋城无烟煤煤中CH4和CO2运移规律研究

基于三轴应力条件下,煤岩有效应力、吸附膨胀量和渗透率的一体测试,研究了晋城无烟煤吸附甲烷和二氧化碳后,渗透性随有效应力改变和煤岩吸附膨胀效应的变化规律.认为煤岩吸附膨胀量和孔隙压力的关系可用兰氏方程描述;煤岩渗透性同有效应力、吸附膨胀量均呈负指数函数关系,同时结果表明:甲烷和二氧化碳在晋城无烟煤中的扩散方式不同,煤岩对甲烷的吸附膨胀符合单孔气体扩散模型,而对二氧化碳的吸附膨胀符合双孔气体扩散模型,且甲烷的吸附膨胀速率小于二氧化碳的吸附膨胀速率;煤岩饱和吸附后,各孔隙压力条件下的初始渗透率与孔隙压力呈幂函数关系减小.针对晋城无烟煤,同等条件下煤岩吸附甲烷后的渗透率为吸附二氧化碳后渗透率的1.14～1.51倍,大部分在1.30倍左右.     

考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在Warren-Root双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算.算例分析表明:随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2 MPa,注气井井底流压高2.96 MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响.     

双重介质油藏基质采出程度及规律

采用数值模拟方法对双重介质油藏基质采出程度及影响因素进行研究。首次采用示踪剂跟踪的方法计算基质累计产油量及采出程度,分析块系数、裂缝渗透率、裂缝孔隙度等因素对基质采出程度、基质贡献率的影响。结果表明,裂缝发育程度是影响基质贡献率的主要因素;裂缝渗透率、孔隙度对基质贡献率也有一定的影响,重力因子的影响较小。     

涪陵页岩气录井解释评价关键技术

以涪陵页岩气田焦石坝区块首口参数井JY1井页岩岩心实验数据为基础,借鉴传统致密砂岩、碳酸盐岩油气层录井评价方法,形成适用于页岩气储集层的录井解释评价关键技术:钻时比值识别储层、钻时比值与烃对比系数交会图现场快速解释方法;页岩气储层孔隙度、渗透率、地层压力、地层破裂压力、游离气、吸附气及总含气量、脆性矿物含量等关键参数的计算模型;多参数定量类比的完钻综合解释方法。研究成果在涪陵页岩气田推广应用40多口井,效果良好。     

鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组长_7段页岩储层特征及评价

通过分析页岩分布规律,页岩埋藏深度、厚度及微构造,有机质丰度和有机质热演化程度以及孔隙度、渗透率和微裂缝等成藏条件,认为研究区中生界三叠系延长组长_7段页岩具备了页岩气成藏的条件。该区页岩气勘探选区评价的关键地质参数主要包括页岩埋藏深度及厚度、有机碳含量、成熟度、微裂缝发育程度和气测异常显示等。根据页岩气藏成藏条件及勘探过程中钻井气测异常的分布情况,预测研究区长_7段页岩气富集区,为后续页岩气甜点识别提供地质依据。     

低渗透气藏型储气库储层物性参数的反演分析

低渗透气藏改建的地下储气库注气过程,渗透率和孔隙度随着地层压力变化显著。为更准确的模拟计算低渗透气藏地下储气库的注采过程,必须掌握储气库渗透率和孔隙度随地层压力的变化规律。首先基于地质统计学中的变差函数理论,以井点已知信息为条件,确定储层物性参数的初始分布。基于反问题理论,利用地层压力的测量值和计算值之差构造目标函数,将储层物性参数的反演识别问题转化为最优化问题。通过地层压力对孔隙度和渗透率变化率的求解,利用共轭梯度法实现了对储层物性参数的反演。通过案例证明了模型的正确性。以储气库中的某一区域为研究对象进行反演分析,结果表明：虽然渗透率和孔隙度在初始时在储层中的分布规律基本一致,但是在注气结束时各位置的渗透率和孔隙度变化率都不相同,二者之间的相关性不再一致。其中渗透率变化最大的位置出现在5#注采井附近,其值由1.66×10^-3μm²增加到2.81×10^-3μm²,增加了近70%。并利用最小二乘法拟合得到了渗透率和孔隙度与地层压力之间的函数关系式。本研究成果可以为低渗透气藏改建地下储气库的注采模拟提供...     

页岩气渗流机制数学表征及Knudsen扩散影响分析

基于双重介质,建立基质和裂缝的运动方程。考虑基质和裂缝的黏性流及Knudsen扩散作用,采用Langmuir等温吸附方程表征气体分子在基质孔隙的吸附与解吸附作用。同时,通过Knudsen扩散的质量流量公式,分析孔隙半径、压力和温度变化对质量流量的影响。