基于直剪试验的页岩水化作用的强度弱化规律

随着页岩气资源的不断开发,水平井段的硬脆性页岩井壁失稳问题也越来越突出。为此,通过对水基、油基钻井液浸泡后的页岩岩样直剪试验,并结合单组弱面强度理论,分析了内聚力和内摩擦角对页岩强度的影响规律以及不同钻井液浸泡后的页岩强度弱化规律。对试验数据的分析结果表明:①水基、油基钻井液浸泡后内聚力和内摩擦角均下降,其垂直层理面方向的内摩擦角和内聚力均高于平行层理面方向;②页岩强度随钻井液浸泡时长增加而降低,受水化作用影响层理面导致强度降低,微裂缝表现为更易扩展,页岩容易产生破坏;③内聚力控制页岩强度大小,内摩擦角控制页岩沿弱面破坏的范围;④水基钻井液对页岩影响较为明显,页岩受其浸泡后强度下降较快,并随浸泡时间增加页岩强度持续下降,同时沿弱面破坏的角度限明显增大,油基钻井液能较好地保持岩样强度水平。最后,以四川盆地志留系龙马溪组M气藏为例,通过水平井段坍塌压力的计算,认识到水基钻井液基本不能满足钻井要求,而应采用油基钻井液且优先考虑沿最小水平地应力方向钻进。     

不同类型液体水化作用下海相页岩巴西劈裂破坏特征

为了研究不同类型液体水化作用对页岩内部裂缝形态、岩石抗拉强度和巴西劈裂张性破坏模式的影响,选取昭通国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组页岩气储层岩心,采用清水及滑溜水分别进行了水化预处理,通过CT扫描对比了页岩中裂缝结构的变化;然后开展巴西劈裂试验,研究了水化预处理后页岩试件抗拉强度及张性破坏模式;在此基础上,选取研究区内的两口水平井,在其压裂施工现场开展了水化预处理先导性试验。研究结果表明:①相同时间内,自发渗吸过程清水水化作用对海相页岩裂缝复杂程度的提升效果优于滑溜水;②清水表面张力更大且黏度更低,清水水化作用不仅能够促使原始裂缝延伸,还能诱发新的微细裂缝或分支缝,而滑溜水水化则以促使原始裂缝扩展为主;③水化作用使海相页岩发生损伤,其抗拉强度降低,经过清水、滑溜水水化预处理后的页岩试件抗拉强度相对未水化试件分别降低了35.6%和18.1%;④根据主裂缝延伸形态将页岩水化后巴西劈裂张性破坏模式分为阶梯形、折线形、分支形和弧形4种或是其相互组合,而未水化页岩张性破坏模式仅为直线形;⑤水化作用能有效提升海相页岩压裂裂缝复杂程度,建议在施工条件允许的情况下,射孔后在限压范围内高排量注入一定量清水并关井直至主压裂施工开始,为了降低主压裂施工难度,可以通过"低砂浓度、长段塞"泵注的策略来满足设计加砂量。     

基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法

页岩气井产能受地质和压裂改造参数综合影响,在开发初期,难以确定可靠的地质模型来预测气井产能。为了快速、准确地预测气井产能,在研究页岩气物质平衡方程和产能方程的基础上,考虑吸附气和异常高压气藏岩石弹性能量影响,建立了基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法,该方法需要参数较少,可在开发初期快速对页岩气井产能进行预测。涪陵地区X1井实例计算表明:该方法综合考虑了页岩气吸附气解吸、异常高压气藏岩石弹性能量的影响,产能预测结果准确、可靠;吸附气对气井累产气量影响明显,约占总累产气量17%,对定产生产气井的稳产期影响不大;吸附气的贡献在2.5~4年逐渐体现出来,定压放喷生产初期产量高,地层压力下降快,吸附气的产出贡献比控制产量的定产生产方式要早;考虑岩石弹性能量的影响,气井稳产时间和累产气有所增加,但影响不明显。     

宁东地区延安组泥页岩油气资源勘探潜力评价

宁东地区延安组沉积有泥页岩岩层,该套泥页岩至今仍是页岩油气资源勘探的盲区。本文通过对宁东地区的泥页岩野外露头和岩芯样品进行泥页岩基本性质的测定,发现研究区延安组泥页岩粘土矿物含量较高,有机碳含量高,干酪根类型以Ⅱ2型为主。但是,此套泥页岩的有机质成熟度较低,未达到烃源岩生烃门限,因此不具备页岩气的勘探潜力。同时,通过对泥页岩进行含油率的测定和岩石热解分析,发现其含油率及生油潜量达不到油页岩的标准,因此研究区延安组也不具备油页岩的勘探潜力。     

桦甸油页岩自热干馏

对油页岩干馏过程中能量输入过高的问题,研究了油页岩含氧低温载气干馏过程(N2-Air-R)。N2-Air-R过程是在氮气气氛下通过外加热将油页岩加热至一定温度,然后停止外加热并将氮气替代为150℃的空气,此后油页岩自热升温,不需外加热便可完成干馏。研究表明外加热到300℃时通入空气能达到最好的干馏效果。将N2-Air-R过程与其他两种干馏过程进行了比较:全程在空气气氛下采用外加热将温度加热到干馏终温550℃(Air-R);全程在氮气气氛下采用外加热将温度加热到干馏终温550℃(N2-R)。结果表明,N2-Air-R过程与其他干馏过程得到的页岩油成分相似,均为碳氢化合物,且沸程相近。最后通过研究三种干馏过程中半焦结构随温度的变化,讨论了N2-Air-R干馏过程与其他过程不同的原因。     

基于综合物探资料对博乐盆地温泉坳陷地层的研究

博乐盆地是天山构造带的山间盆地,在古地理环境上,处于残余洋盆南部边缘的浅海区,区域构造特征严格控制着有机质的堆积、保存和转化;温泉坳陷位于汗吉尕山与阿拉套推覆体形成的一个"对冲"构造格局下。博乐盆地温泉坳陷发育富有机质暗色泥页岩,具有良好的生烃条件。是最有利于油气生成的古地理区域。通过开展重力、磁法以及电磁勘探等综合物探工作,建立该区岩性、地层密度、磁化率、电阻率反演模型。结合已知资料,勾画出了典型的地质构造剖面,为建立博乐盆地晚古生界—中新生界沉积充填系列,研究研究页岩气富集规律,评价盆地页岩气资源潜力,进一步开展页岩气勘查提供地球物理和地质依据。     

中国页岩气开发利用环境效益评估

页岩气开发利用的环境效益产生于页岩气能源对于煤炭能源的替代价值。因此,其环境效益评估体系应包含页岩气与煤炭资源两方面,其环境效益评估的基础是煤炭资源开发利用的环境成本核算。本文在比较页岩气能源与煤炭能源的环境属性基础上,构建了页岩气环境效益评估体系,提出了环境效益评估模型,并对中国页岩气开发实际环境效益进行了评估。评估结果:每1m3页岩气生产带来0.60元环境效益,环境效益巨大。环境效益的主要贡献在于有害气体的大幅减排;环境风险的最大来源是压裂液返排。因此,加强生产环节监管、完善页岩气管理体系、注重压裂技术创新,是减少页岩气环境风险的重要手段。     

重庆地区页岩气产业发展现状及对策建议

页岩气开发战略对解决我国能源短缺、优化能源结构、缓解减排压力、实现绿色发展具有重要的现实意义。重庆地区页岩气资源量丰富,位列全国第三,为我国页岩气开发的主战场。本文梳理了重庆地区页岩气勘探区块的研究进展,并指出重庆地区页岩气产业化过程中存在资源家底不清、"面上开花"困难、扶持政策不完善、环境压力大、天然气定价机制不合理、技术服务市场不够完善等问题,针对目前存在的一些问题,提出了一系列的对策建议,如加大投入力度;推进涪陵页岩气示范区的建设;明确政策扶持方向;构建环境评价指标,加强环境监管;探索降成本新思路;培育技术服务市场等。     

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。     

四川盆地东南地区龙马溪组页岩气有效保存区综合评价

受差异构造边界的制约,四川盆地东南地区(简称川东南)中新生代发生差异构造变形,使得保存条件成为控制该区下古生界页岩气富集的主要因素。为此,从制约保存条件的直接原因——构造作用出发,对该区页岩气保存条件进行了综合评价。首先以构造研究为先导,立足于中新生代差异构造变形方式和强度,将评价区划分为7个构造形变带,并对各构造形变带的断裂规模、断裂密度、顶底板岩性和厚度、目的层埋深、构造形态和裂缝间距指数等影响因素进行系统揭示,确立页岩气有效保存区的评价指标和标准,建立页岩气保存条件综合评价体系。在此基础上,依据该区页岩气保存条件最优评价参数标准,对7个构造形变带下志留统龙马溪组页岩气的保存条件进行了宏观评价。结果表明:齐岳山断裂以西地区的保存条件整体上好于东侧;齐岳山断裂以东地区,以武隆断褶带的保存条件为最好,其次为彭水断褶带和黔江断褶带,道真叠加断褶带、务川叠加断褶带和沿河叠加断褶带相对较差。