氧化爆裂提高页岩气采收率的前景

水平井分段压裂技术利用水力作用打碎页岩,形成缝网,以提高页岩气井的产量,但压裂液滞留造成的水相圈闭会影响改造效果。为此,考虑页岩中有机质、黄铁矿等组分易氧化的特征,基于"矛盾转化,变害为利"的思路,探讨了将压裂液滞留这一不利因素转化为改变气体赋存状态、激发页岩破裂的有利条件的方法,并分析了该方法在解决页岩气层水力压裂液滞留量大、损害潜力大、气井产量递减快、页岩气采收率低等问题中的应用前景。页岩有机质、黄铁矿氧化后会产生大量溶蚀孔缝,提升基块孔喉向裂缝系统的供气能力,同时氧化过程释放热量、增加孔隙压力可使岩石爆裂,诱发页岩微裂缝扩展、延伸,增加泄流面积、缩短基块内气体传输路径,从而达到解除损害、提高采收率的目的。该方法在现有水力压裂液中加入氧化流体,不仅可以利用现有水力压裂技术的水力作用"打碎"页岩,而且还可以利用氧化化学作用"爆裂页岩"。结论认为,该方法可以对页岩气藏传统的水力压裂方法形成有益的补充,在实现降本增效、页岩气井高产稳产与提高页岩气采收率方面具有广阔的应用前景。     

煤岩气层损害机理与评价方法

目前国内外煤岩气层损害评价尚缺少统一的评价标准与指标。基于煤岩气层特点,分析了煤岩气层损害类型与机理,归纳了国内外分别从煤岩气层解吸性能、扩散性能和渗流性能进行评价的单一环节损害评价方法,分析各评价方法的优缺点及其适用条件。应力敏感、固相侵入与堵塞、聚合物吸附滞留、碱敏、煤粉运移堵塞是煤岩气层主要损害类型;煤岩气层损害既影响煤层排水,也影响煤层气产出,而煤层排水能力也影响煤层气产出;煤层气单一传质过程储层损害评价不全面,亟待建立单一传质过程结合多尺度传质过程的煤岩储层损害评价方法,但渗透能力评价仍然是关键,同时要考虑具有吸附气条件下水相渗流能力的损害评价。      

页岩气层氧化改造的可行性

体积压裂是页岩气有效开发的关键技术,其利用水力作用形成水力裂缝,沟通天然裂缝,实现缝网改造,但仍不能改善页岩基块渗透性,导致页岩气井存在改造有效期短、产量递减快等问题。通过分析页岩中有机质和黄铁矿等还原环境产物,测试有机质吸附能力,分析页岩有机质和黄铁矿氧化对气体传输能力的影响,探讨页岩氧化增渗的地质条件和工程可行性。研究结果表明:页岩普遍发育有机质和黄铁矿等易被氧化的还原环境产物;氧化页岩中有机质和黄铁矿可影响页岩气体的传输能力;有机质氧化后易形成有机酸,氧化后溶液p H值可低至3,从而溶蚀方解石等碳酸盐矿物;氧化已用于过热蒸汽钻井、消除滤饼、压裂液破胶、杀菌解堵、热采和增产处理等方面,为在工程应用过程中利用氧化改造页岩气层提供了重要经验。页岩气层氧化改造,可溶蚀有机质、黄铁矿和部分碳酸盐矿物,从而产生溶蚀孔缝,形成高温、高压环境,改变页岩气层的矿物组成、孔隙结构和吸附/解吸等特性,进而达到改造页岩气层的目的。     

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用断裂力学有限元法，建立了裂缝宽度预测的有限元模型，研究了鄂北塔巴庙地区低渗透砂岩气井中垂直裂缝宽度、裂缝长度及裂缝周围应力变化与压差的关系。结果表明，同一井筒压差作用下，总能找到某一临界裂缝长度，使得应力强度因子达到最大，超过这一临界裂缝长度时，裂缝的开裂能力减弱，要使裂缝继续扩展，则必须提高应力强度因子，根据岩石的应力强度因子和本研究的断裂力学模型，可以确定地层的破裂压力。中不同压差下的裂缝宽度预测为裂缝屏蔽暂堵完井液中架桥粒子尺寸设计提供了依据。     

致密气藏开发气水相对渗透率的逾渗计算

在开发过程中边底水及工作液的侵入会使气藏含水饱和度上升,出现气液两相流。致密气藏复杂的地质结构,使开发中面临气水两相渗透率难以准确计算的难题。逾渗理论应用于流体在多孔介质中的传递计算,可解决多相渗透率计算问题。应用逾渗分析,把致密气藏孔隙网络合理简化为逾渗模型,借助β树模型结构,能够对致密气藏开发过程中气水两相渗透率变化规律进行研究。示例计算和对比分析表明,设定适当的网络参数,运用逾渗理论求取相对渗透率是可行的,这为致密气藏开发中流体渗流的理论计算提供了一条新的途径。     

GA-BP神经网络模型在洛带气田产量预测中的应用

气井产量变化的影响因素很多，使产量递减预测变得十分困难。以洛带气田的产量递减井为例，运用R/S分析方法计算了气井的赫斯特指数，证实该区的气井产量变化和生产时间具有相关性，可以进行产量递减分析。利用CA-BP神经网络模型对气井产量进行了拟合和预测，拟合的平均相对误差为5．1％，表明新模型适用于洛带气田的产量递减预测。     

川中地区保护裂缝性致密砂岩储层屏蔽暂堵技术室内研究

川中地区上三叠系致密砂岩气藏,粘土矿物含量高达15%,平均孔隙度为4.2%,平均渗透率为0.05×10-3μm2,其中50%的喉道半径在0.25μm以下,微裂缝一定程度发育,漏失严重,钻井液的侵入往往对储层造成不可挽救的永久损害,致使气藏开发效率极低。通过对气藏地质特征的深刻认识以及对原钻井液进行粒度分析、暂堵效果评价,提出原工作液粒径主要分布在60~110μm之间,粗颗粒含量已能达到屏蔽暂堵的要求,但是细颗粒和堵裂缝的纤维状粒子不够,因此形成的屏蔽环致密程度不够、渗透率高。对原钻井液进行了改性,加入了适当的架桥粒子、填充粒子以及变形粒子。评价实验结果表明,改性钻井完井液的自然返排恢复率可达89.02%,形成的屏蔽环能承受15 MPa以上的返排压差,因此能有效保护好储层。指出,采取对原钻井液改性来使其达到保护储层的要求的方法,可有效节约作业成本。     

氧化处理缓解煤岩储层煤粉堵塞损害实验

为了优化煤层气井的压裂排采效果，以贵州织纳区块上二叠统龙潭组16号煤层煤岩为研究对象，开展了粉状煤样的NaClO溶液浸泡实验和柱状含裂缝煤样的NaClO溶液驱替实验，并且利用激光粒度分析、红外光谱测试及Zeta电位测试等手段，评价了NaClO解除煤岩天然裂缝中煤粉堵塞的效果，分析了氧化液与煤粉的反应机制，进而揭示了煤岩氧化解堵增渗机理。研究结果表明：①NaClO溶液对煤岩有机和无机组分具有明显的溶蚀效用，并且浓度越高，对煤粉的溶蚀率越高、“物质净移除”效果越好；②浓度分别为0.1%、1.0%的NaClO溶液可以有效解除煤粉在压裂液中的聚集，使其在压后排采过程中易于被排出；③经过NaClO溶液的氧化作用后，煤粉粒径降级，压裂液浸泡后引起的煤岩基块和煤粉吸水膨胀损害将得到有效的缓解，并且煤粉粒径越大，粒径降级率越高，浓度为1.0%的NaClO氧化液对煤粉粒径的降级效果为最佳；④经过浓度为1.0%的NaClO溶液氧化后，含裂缝煤样的渗透率可提高4.22倍，增渗效果明显。结论认为：①氧化液能够溶蚀煤粉和缝面煤岩组分、改变煤粉及缝面物理化学性质、解除煤粉颗粒聚集、促使已发生膨胀的煤粉粒径降级，进而加快已形成堵塞的煤粉的排出进程；②氧化处理有望成为煤岩储层解堵改造的一种新技术。     

油气田开发地质学:发展趋势与策略

作为现代石油地质学与油气田开发工程的交叉学科,油气田开发地质学为提高油气田开发水平及技术应用效果发挥了重要作用.未来油气藏描述技术将以快速获得油气藏各尺度下的三维结构动态变化信息为目标,对油气藏物理化学、地球化学性质的变化及评价、控制技术的需求将更加迫切.剩余油分布理论及预测技术、油气藏开发演变理论与控制工程将大有所为.复杂油气藏的认识将更多的依赖于地质力学、岩石物理学、界面化学、粘土矿物学、纳米科学与技术.文章讨论了学科中长期发展目标和战略任务,指出油气藏岩石物理学、油气藏开发地球化学、非常规天然气开发地质学、油气藏描述及开发地质建模、剩余油分布理论及开发工程是优先重点发展领域,强调必须狠抓典型基地建设,形成长期稳定的理论和技术创新基地.     

致密砂岩含水饱和度建立新方法--毛管自吸法

为了能够准确模拟原地条件,在岩心中建立所需的含水饱和度并保证水在岩心中均匀分布、不改变岩心的孔隙结构和成分是十分必要的.目前,建立含水饱和度的方法主要有烘干法(或风干法)、离心法和驱替法.鉴于致密砂岩气层岩性致密,并普遍存在超低含水饱和度现象,利用这些方法在致密砂岩岩心中建立低于束缚水饱和度的含水饱和度状态是十分困难的或不现实的.因此提出了一种建立含水饱和度的新方法-毛管自吸法,利用该方法能够在致密岩心中建立所需的含水饱和度,并通过实验证实了该方法是可行的.