页岩油储层微观孔隙结构特征及孔隙流体划分

页岩复杂的孔隙结构导致多样化的孔隙流体类型。针对鄂尔多斯盆地延长组长7 段页岩,采用低场核磁共振实验技术,将离心实验与热处理实验相结合,识别划分出3 类页岩中多类孔隙流体的T2弛豫时间界限,并定量表征了目标页岩的全孔径分布特征。研究结果表明,目标页岩孔隙结构可划分为Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类,其对应的平均孔隙半径和流体赋存量依次减小。Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类页岩的可动流体截止值分别为1.10,1.24 和1.92 ms,不可采出流体截止值分别为0.20,0.30 和0.54 ms。Ⅰ类页岩的可动流体赋存于孔径大于24.8 nm的中、大孔隙,平均饱和度为30.5%;不可采出流体则赋存于孔径小于4.5 nm的微孔隙,平均饱和度为35.3%。Ⅱ类页岩的可动流体赋存于孔径大于41.9 nm的大孔隙,平均饱和度为26.6%;不可采出流体赋存于孔径小于10.3 nm的微、小孔隙,平均饱和度为40.7%。Ⅲ类页岩的可动流体赋存于孔径大于93.6 nm的大孔隙,平均饱和度为17.2%;不可采出流体则赋存于孔径小于26.3 nm的中、小孔隙,平均饱和度达50.1%。     

应用核磁共振在线检测技术研究不同赋存状态下的页岩气动用规律

要合理制订页岩气井生产制度,进而优化页岩气田开发技术政策,弄清不同赋存状态下的页岩气产出规律是前提和基础。为了避免间接测试的不确定性,研发了适用于高温高压条件下的核磁共振在线检测系统,选取四川盆地长宁地区N203井下志留统龙马溪组龙一11层页岩岩心,以甲烷气体为实验流体,测量在页岩气开采过程中游离态和吸附态甲烷产出量的变化情况,并且结合页岩气衰竭式开发物理模拟实验,对不同赋存状态下的页岩气动用特征和产出变化规律进行了研究。研究结果表明:(1)饱和甲烷气体的页岩核磁共振T2谱图具有明显的双峰特征,吸附态甲烷主要赋存于页岩纳米孔隙表面,弛豫时间较短(0.1～1.0 ms),而游离态甲烷则赋存于较大的页岩孔隙中,弛豫时间较长(1～100 ms);(2)采用核磁共振测量的甲烷总含气量及吸附态/游离态甲烷气量与采用间接方法计算的结果较为接近;(3)基于页岩气开发物理模拟实验,在开发初期,产出气以游离态甲烷为主,吸附态甲烷的阶段贡献率低于5%,随着生产的持续,吸附态甲烷的阶段贡献率逐渐增加,尤其是当压力低于15 MPa以后,吸附态甲烷的阶段贡献率迅速上升,至生产后期,吸附态甲烷的阶段贡献率超过50%,累计贡献率达到30%;(4)把实验结果换算为矿场条件下气井的生产动态数据,生产前5年,吸附气对气井累计产气量的贡献率不足5%,至生产末期,吸附气对累计产气量的贡献率可以达到25%。结论认为,核磁共振在线监测技术可以定量表征不同赋存状态下甲烷气体的动用规律,为后续开展页岩气气水两相渗吸、CO_2/CH_4吸附置换等研究提供了新的方法。     

渗吸效应对页岩气赋存状态的影响规律

目前对于渗吸效应改变页岩气赋存状态的定量化认识尚未形成,对页岩储层中压裂液大量滞留所引起的气水动态置换规律也不明确。为此,开展了气水置换实验以模拟水力压裂后近井区域页岩含水状态的变化情况,借助于含氢流体低场核磁共振谱分析技术(1H-NMR)动态监测页岩储层中甲烷的赋存状态,并计算不同赋存状态下的甲烷气量,进而研究了渗吸效应对页岩气赋存状态的影响规律。研究结果表明:①页岩饱和甲烷的过程分为吸附主导阶段和孔隙填充阶段,吸附作用和压力梯度作用在页岩饱和甲烷的过程中同时发挥作用;②页岩饱和甲烷过程前期阶段优先饱和吸附气,游离态甲烷作为外部甲烷转换为吸附态甲烷的中间状态在页岩孔隙中赋存,吸附气达到饱和状态后,甲烷在压力梯度作用下填充页岩孔隙直至孔隙内外压力平衡;③渗吸效应使页岩发生气水置换作用,吸附态甲烷部分解吸为游离态甲烷,吸附气占比降低,渗吸时间达到80 h时吸附气占比由63.58%降低至45.87%,而游离气量增加使页岩孔隙压力升高,同时水分占据部分孔隙体积,压缩游离气赋存空间,部分游离气被排出页岩孔隙,储层含气性降低,页岩样品含气量由渗吸开始前的7.91 mL/g下降至7.34 mL/g;④水力压裂过程中,压裂液的大量滞留使页岩储层近井区域处于富含水状态,渗吸效应引发的气水置换作用和排替作用使得页岩孔隙及井筒等外部空间中甲烷游离气量升高,孔隙压力升高使得地层压力上升,在一定程度上有利于页岩气的开采。     

注CO2提高页岩吸附气采收率实验 ——以鄂尔多斯盆地延长组长7页岩气为例

注CO2提高页岩储层中吸附气采收率对页岩气井稳产及高效开发具有重要意义,由于常规实验方法无法定量表征吸附气和游离气的变化规律,导致CO2与吸附气作用机理尚不明确.基于页岩核磁共振T2谱测试技术,对鄂尔多斯盆地长7段页岩开展了注CO2解吸实验,从微观孔隙尺度研究了注CO2后吸附态甲烷的解吸机理,通过引入解吸效率与解吸速率2个指标,定量评价了注CO2提高吸附态甲烷采收率.结果表明:页岩气中注入CO2后吸附态甲烷的解吸效率为82.12％,解吸速率为13.69％/h;CO2不仅能够极大地提高页岩中吸附态甲烷的总体解吸效率,还能大幅提升其单位时间内的解吸速率;在CO2注入后0～1.5 h内,CO2能够快速、大量置换吸附态甲烷,造成吸附态甲烷物质的量快速下降,解吸后的大部分吸附态甲烷转变成了自由态,仅很小一部分变成了游离态.研究成果为鄂尔多斯盆地页岩气的高效开发提供了方法和借鉴.     

中国南方海相页岩储层可动流体及T2截止值核磁共振研究

为了分析中国南方海相页岩气储层的可动流体及T₂截止值特征,结合低场核磁共振和高速离心实验进行了页岩可动流体测试。实验结果表明：页岩饱和水状态和束缚水状态的建立至关重要,中国南方海相页岩建立饱和水状态的最佳压力为12MPa,建立束缚水状态的最佳离心力2.76MPa。其可动流体T₂截止值为1.07～3.22ms,平均值为1.8ms,明显小于致密砂岩的T₂截止值。使用经验值13ms来进行页岩可动流体的计算将会产生很大误差。结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱,得到可动流体饱和度为23.19%～30.84%,平均值为27.28%,束缚水饱和度高,超低含水饱和度现象明显。将核磁共振T₂谱转换成孔径分布,得到页岩孔隙半径主要分布在20～200nm。     

页岩中基于孔隙度和有机碳含量的甲烷吸附量计算

根据四川盆地页岩气勘探开发经验,页岩气在地下的赋存状态为吸附态和游离态,以及少量溶解态,其中游离态的含量可达20%~85%。因此,研究地层高压条件下页岩中甲烷吸附特征对页岩储层的准确评价以及储量预测具有重要意义。以四川地区页岩气储层为对象进行等温吸附实验,分析实验结果后发现,甲烷在页岩孔隙中随压力增加其吸附量逐渐增加,但吸附量的增加率呈逐渐下降的特性。通过分析常用吸附量计算模型,发现甲烷在页岩中的吸附量受孔隙度和有机碳含量的影响。通过与实验结果的拟合,引入由孔隙度与有机碳含量决定的计算因数,进而得到新的等温吸附量计算方法,平均相对误差为8%左右。该研究对简化页岩吸附量计算方法,准确预测页岩层储量具有重要意义。      

页岩气储层孔隙流体划分及有效孔径计算——以四川盆地龙潭组为例

页岩气储层孔隙结构复杂,孔隙内富存的流体类型多样,按孔隙中流体的流动性,常将孔隙流体划分为可动水、毛管束缚水及黏土束缚水。为明确页岩气储层的孔隙流体的赋存及运移规律,选取四川盆地龙潭组7块含不同有机质及矿物组分的页岩样品,采用低场核磁共振的手段,测量了页岩气储层在变离心力与不同温度烘干状态下的低场核磁共振响应,分析页岩气储层岩心在不同离心力条件下离心以及在烘干过程中孔隙流体的赋存状态,以此对页岩孔隙流体类型进行划分;确定并划分出页岩储层的可动水、毛管束缚水和黏土束缚水的核磁共振T_2截止值。实验结果表明,可动水与毛管束缚水的核磁共振T_2截止值(T_2 c1)分布在0.55～1.00 ms,平均值为0.717 ms;毛管束缚水与黏土束缚水的核磁共振T_2截止值(T_(2c2))分布在0.27～0.53 ms,平均值为0.36 ms。根据核磁共振T_2谱弛豫时间与孔径的关系,确定了毛管束缚水与黏土束缚水的孔径截止值为4.52～5.65 nm,平均值为4.99 nm。该研究成果有利于划分页岩孔隙流体类型并计算其有效孔径下限,以期为页岩气储层的高效开发提供可靠依据。     

鄂尔多斯盆地致密砂岩储层可动流体赋存特征及其影响因素

致密砂岩储层流体分布特征复杂,可动流体参数是评价流体分布和渗流特征的关键指标。基于低场核磁共振原理,辅以高压压汞、X-射线衍射和扫描电镜实验,以鄂尔多斯盆地吴起油田长7储层为研究对象,对30块岩心开展可动流体测试分析,将储层划分为Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ共3种类型,并建立了分类标准,定量评价了3类储层中不同孔隙半径孔隙内可动流体赋存量,并对可动流体赋存特征的影响因素进行了分析。研究结果表明：3类储层对应的大孔隙发育程度、孔喉连通性和可动流体赋存量依次降低,可动流体赋存特征存在较大差异,Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类储层可动流体饱和度平均值分别为50.35%,42.00%和21.40%;其中Ⅰ和Ⅱ类储层可动流体参数相近,且可动流体赋存量大,是未来勘探开发的主要方向。可动流体主要赋存于孔隙半径为0.053~0.527 μm的Ⅰ和Ⅱ类储层中。渗透率和中值半径是影响储层可动流体特征的主要因素,但Ⅰ和Ⅱ类储层可动流体主要还受孔隙度、大孔隙孔隙度、分选系数、有效孔隙度和黏土矿物的影响;而Ⅲ类储层影响因素多且杂,并未发现明显的主要影响因素。     

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之页岩高压等温吸附技术

正页岩气主要以吸附态和游离态2种赋存形式存在,吸附气的定量评价对页岩气藏的地质储量评估有较大的影响。甲烷等温吸附实验是表征页岩吸附气赋存能力的主要方法。目前国内页岩气地层埋深普遍较大(2 000~4 500 m),所处地层温度和压力高,甲烷已处于高     

利用核磁共振技术确定页岩中游离甲烷气与吸附甲烷气含量

在地表标准状态下,页岩储层中游离甲烷气与吸附甲烷气都表现为性质相同的天然气,但在地层孔隙介质条件下具有不同赋存状态和温压响应特征:游离气赋存在较大孔隙中,遵循自由气体状态方程,恒温下其游离气含量随压力变化而呈现线性变化规律;吸附气赋存在微孔隙中,遵循蓝格缪尔方程,恒温下吸附气含量随压力变化呈现非线性变化特征。基于这一原理,利用恒温不同压力下饱和甲烷页岩岩心核磁共振实验,观测核磁共振(NMR)T2谱随压力变化特征,借此分辨出页岩中游离气及吸附气位置,并进行定量评价。在页岩岩心NMR测井T2谱图上,游离气、吸附气分别形成了分离的T2谱峰,分别称为吸附气峰和游离气峰,借此识别出游离气和吸附气。吸附气T2时间较小,分布在0.1~1ms,主峰位置为0.2ms,表明吸附气分布在孔径小的微孔隙中;游离气分布在1~10ms,主峰位置3ms,表明游离气存在大孔隙中。游离气峰面积随压力呈现线性变化规律,符合自由气体状态方程描述的规律;吸附峰面积随压力呈现非线性变化规律,符合蓝格缪尔方程所描述的规律。游离气峰面积与标准状态下游离气体积存在定量转换关系,借此计算页岩中游离气、吸附气含量及其比例。这一技术具有易测量、成本低的优势,具有推广价值。     

低渗透储层成因机理及优质储层形成与分布

对几个典型的岩性油气藏中低孔隙度低渗透率储层的形成原因,及优质储层的形成与分布规律研究发现,沉积作用是形成低渗透储层的最基本因素,它决定了后期成岩作用的类型和强度,成岩早期强烈的压实作用和胶结作用对形成低孔隙度、低渗透率储层起了决定性作用;优质储层的形成与分布主要受层序界面、有利沉积相带、有机酸性水的溶蚀作用等因素的控制。一般来说,优质储层纵向上主要分布在三级层序的中下部、平面上主要分布在三角洲平原或前缘多期分流河道叠置的部位。它们在有机酸性水形成时期保留了较多的原生孔隙,酸性水容易进入孔隙及溶解其中易溶的碎屑颗粒和胶结物,并产生大量次生溶蚀孔隙,从而形成优质储层。     

火成岩有利储层与油气成藏分析

火成岩油气藏是一种隐蔽的岩性油气藏,与常规油气藏相比,有其自身的特点。以含油气盆地中火成岩储层研究的可操作性和实用性为基础,结合中国已发现的各种火成岩油气藏,阐述了常见火成岩的岩相类型及其特征以及有利储集相带。分析了火成岩储层的储集空间类型及成因,其储集空间一般可分为原生和次生2个大类、19个小类。讨论了火成岩油气藏特有的成藏条件,火成岩油气藏的形成主要受到烃源岩的位置、保存条件、构造及岩浆活动4方面的共同影响,邻近烃源岩、油气聚集之前适度的构造运动以及岩浆活动有利于形成火成岩油气藏。     

裂缝-孔洞型油藏储层敏感性评价

针对M区裂缝-孔洞型油藏的储层物性和渗流特征的特殊性,以及在开发过程中可能面临的一些储层损害和保护问题,从伤害因素分析入手,根据储层敏感性流动实验,分析了储层的敏感类型和程度,分别采用行业标准和应力敏感系数法对储层应力敏感性进行了定量评价,发现该储层应力敏感性强。储层保护的重点是控制作业压差和防止外来固相侵入。     

储层预测中层位储层的精细标定方法

随着油田勘探开发程度的逐步深入,对储层预测精度的要求也越来越高,一些常规的层位标定方法已不能满足勘探开发的需要.针对这一问题,提出了＂第1步粗标定目的层,第2步精细标定储层＂的两步标定思路.首先对传统的层位-储层标定方法进行了总结和分析;然后介绍了精细层位-储层标定的思想,并对储层标定中的一些技术问题进行了分析;最后利用2个实例来说明方法的实用性和有效性.在C盆地XQ地区应用两步标定法很好地描述了储层的发育和展布特征,提高了预测精度,部署的1口井获得了良好的油气显示;在ZGR盆地MX地区利用两步标定法对主力产油气组进行了储层标定,理清了砂体的展布格局,预测结果应用于后续的综合评价和井位部署,发现了SN岩性油气藏.     

川西须家河气藏地层水与蓬莱镇气藏地层水和储层配伍性探讨

酸化可有效疏通地层渗流通道,改善地层流体渗流能力,实现油气井增产、注水井增注。但酸化过程中铁离子的存在容易在地层中形成沉淀,堵塞地层孔隙喉道,影响酸化效果。针对砂岩储层,开展了常规土酸、氟硼酸、多氢酸三种酸液体系中铁离子沉淀机理研究。研究结果表明:在砂岩储层酸化中,铁离子以多种复合物的形式存在于沉淀产物中,不同于碳酸盐岩储层采用盐酸酸化时铁离子以Fe(OH)3沉淀的形式出现。对于不同酸液体系,铁沉淀形成的条件不同。常规土酸在较低的pH值条件下即出现沉淀,且在pH值为1.2时完全沉淀,氟硼酸形成铁沉淀的pH值较土酸大。多氢酸对金属离子具有较好的螯合作用,使得其在一个较小的pH值范围内才会出现铁的沉淀,而且出现沉淀时pH值较大,采用该酸液体系进行砂岩储层酸化,形成铁离子沉淀的风险较小。     

超深裂缝性厚层改造效果影响因素分析与高效改造对策

针对塔里木油田超深裂缝性厚层改造效果不理想问题,分析确定了影响储层改造效果的主要因素及其影响规律,提出了储层高效改造对策。地质力学研究结果认为影响裂缝开启的因素主要有储层天然裂缝产状、储层地应力、改造时引起的孔隙压力增量、天然裂缝走向与最大主应力方向夹角、裂缝内聚力等。高角度天然裂缝容易发生剪切破坏开启;改造时孔隙压力增量越大、最大最小主地应力差越大,天然裂缝就越易剪切破坏开启;天然裂缝走向与最大主应力方向夹角越小,天然裂缝就越易剪切破坏开启;裂缝内聚力对裂缝开启率的影响较大,降低裂缝内聚力可大幅度增加裂缝开启率,裂缝内聚力从14MPa降低到0MPa,天然裂缝开启率从11.5%增加到71.2%,裂缝开启率增加59.7%。油藏数模研究表明提高储层纵向动用程度比提高储层横向动用程度更有利于提高单井产能。现场通过暂堵和大排量泵注提高井底压力,前置酸酸化降低裂缝内聚力,利于增加天然裂缝的开启率、加入可降解暂堵材料提高储层动用程度、改善增产改造效果,实现了储层高效改造的目的。     

户部寨气田裂缝型储层物性参数及分类研究

通过对户部寨气田古近系沙河街组沙四段砂岩储层岩心的观察试验,从微观和宏观两个方面分别对气田裂缝的孔隙度、渗透率进行了计算,并依据计算结果,对裂缝性储层提出了三大类Ⅵ亚类的分类方案,最终确定户部寨气田沙四段砂岩储层为第Ⅳ亚类.     

辽河断陷盆地火山岩油气藏特征及有利成藏条件分析

在做大量调查研究的基础上,对辽河盆地火山岩的油气藏特征及其成藏条件进行了分析和总结。结果认为,含油火山岩岩性不同,含油产状不同;安山岩、玄武岩类含油厚度大、层数多,含油产状多为油斑;粗面岩、凝灰岩类的含油产状多为含油-富含油。火山岩储层中的孔隙有原生和次生2种,其中次生裂隙是决定储层渗透性的关键。断裂附近是火山岩勘探的最有利地区之一。辽河盆地火山岩成藏条件优越,主要发育背斜、地层不整合、披覆背斜、古潜山、断鼻、断块和上倾尖灭等7种类型油气藏。火山岩油气藏的勘探将成为辽河盆地油气储量、产量的新的增长点。     

曹台变质岩潜山裂缝系统形成的构造期次

在对辽河坳陷大民屯凹陷曹台变质岩潜山裂缝性储集层的发育期次研究中，通过岩心、薄片观察分析裂缝的特征和彼此切割关系，分析裂缝中充填的方解石包裹体性质，确定曹台变质岩潜山的裂缝系统属于被溶蚀作用改造的碎裂缝。有3期构造裂缝系统：早期裂缝系统是燕山期挤压块断构造作用的结果；中期裂缝系统在沙三段沉积期末区域性抬升挤压作用下形成，多具有剪切性质；晚期裂缝系统在东营组沉积期末的强烈抬升影响下形成，明显追踪前期裂缝并切割前期裂缝。碳、氧同位素组成分析表明，裂缝中方解石的生成与海水无关，属于中生代以后的淡水产物。研究区构造运动对形成有效储集空间的建设性作用比破坏性作用更明显。图2表1参9