四川盆地非常规气藏地质-工程一体化压裂实践与认识

地质-工程一体化理念和做法已广泛应用于非常规油气藏勘探开发,贯穿井位地质设计、钻井、完井、压裂投产全过程,但不同阶段和不同地质条件下侧重点有所差异。在涪陵页岩气田开发成功引进并完善了北美非常规地质-工程一体化压裂技术,但这一技术在新区探井压裂中的推广存在局限性。由于四川盆地沉积和构造类型具多样性和复杂性,盆地内非常规气探井的压裂测试无法获得工业气流现象突出,相邻或同一区块探井或评价井压裂产量差异大,主要原因是甜点的裂缝和地应力等地质-工程关键参数三维定量表征及建模精度不够,针对性的分段分簇、压裂优化设计及布缝控缝定量模拟技术手段欠缺。系统总结了地质-工程一体化团队在四川盆地复杂致密气和页岩气探井及评价井压裂方面的实践经验,通过开展地质、测井、地震、工程等多专业联合研究,定量表征非常规储层空间展布、物性、含气性、岩石力学及矿物含量、地层压力、应力场、天然裂缝等关键参数,建立了区域气藏三维地质-工程模型,利用模型进行压裂裂缝空间扩展模拟,优化射孔、暂堵、压裂液、支撑剂、排量等工艺参数,及时跟踪分析和调整必要的现场施工参数,从而增加有效改造体积、提高单井产能,探索并形成了地质-工程一体化压裂技术体系及方法流程,在普光千佛崖组致密气和林滩场页岩气等探区应用效果显著,为类似油气藏地质-工程一体化勘探与开发提供借鉴。     

中国陆相页岩油储层水平渗透率与垂直渗透率特征

目前,页岩油在北美地区已经实现了商业开发,中国页岩油的勘探开发也有了重大突破。在生产实践中发现水平纹层/层理发育层段产量高于其他层段,推测水平渗透率大于垂直渗透率。针对中国陆相典型页岩油储层渗透率,应用压力脉冲衰减法,对水平渗透率与垂直渗透的变化规律进行定量研究,结果表明：①常压条件下,当层理缝发育时,水平渗透率高于垂直渗透率可达5个数量级;当层理缝不发育时,水平渗透率比垂直渗透率高20～50倍左右;当储层发育切穿层理的构造微裂缝时,水平渗透率与垂直渗透率相差倍数小于1;②围压条件下,与海相页岩油储层相比,陆相页岩油储层的水平渗透率和垂直渗透率变化更为复杂,其中水平渗透率对围压的敏感性更明显;③就水平渗透率与垂直渗透率之比而言,纹层状灰质页岩/纹层状砂质页岩、层状页岩和块状页岩的变化范围分别为1.5～90.0,1.4～46.0和1.3～40.0;④潜江凹陷页岩油储层孔喉半径小,矿物组分复杂,发育硬石膏等特殊矿物,阻塞孔隙,使得江汉油田潜江凹陷页岩油储层渗透率比胜利油田济阳坳陷页岩油储层渗透率低10～100倍。     

基准面旋回对储层质量宏观非均质性影响——以胜坨油田胜二区河口坝为例

为揭示基准面旋回对同类微相在不同旋回阶段储层质量宏观非均质性差异的影响,运用高分辨率地层层序沉积动力学原理,结合各项统计学数据和岩心化验资料,对胜坨油田二区沙二段8砂层组河口坝储层质量宏观非均质性主控因素进行分析,明确了基准面旋回对河口坝微相在不同旋回阶段储层质量宏观非均质性差异的控制机理,并确定了不同级次基准面旋回内河口坝储层质量宏观非均质性的分布特征.结果表明:不同级次基准面升降引起可容纳空间与物源供给条件的改变,导致不同旋回阶段河口坝储层沉积环境出现差异,使短期基准面旋回中单一河口坝储层质量宏观非均质性表现为底强顶弱规律,中期基准面旋回中复合河口坝(多期单一河口坝组成)储层质量宏观非均质性自下向上呈总体变弱趋势,长期基准面旋回中多期复合河口坝储层质量宏观非均质性呈无规则变化.     

复杂裂缝网络内支撑剂运移及铺置规律分析

水力压裂技术目前已广泛应用于页岩油气的开采中,为了提高产量,将支撑剂和携砂液按照不同的质量比混合注入裂缝,可形成支撑剂的有效铺置,从而提高裂缝的导流能力。支撑剂在复杂裂缝网络中的输送距离和铺置范围是衡量水力压裂效果的重要指标。采用室内模型实验,研究砂比、主裂缝与分支裂缝夹角以及支撑剂种类对支撑剂在复杂裂缝网络中运移和铺置规律的影响。结果表明：①随着砂比从3.0%增大到4.2%,主裂缝内支撑剂铺置高度与裂缝高度之比从0.44增大到0.465,分支裂缝内支撑剂质量与复杂裂缝网络中支撑剂质量之比从21%增大到25%。②随着主裂缝与分支裂缝夹角从90°减小到30°,分支裂缝内支撑剂质量与复杂裂缝网络中支撑剂质量之比从22%增大到30%。③支撑剂进入复杂裂缝网络的质量与实验所用支撑剂总质量之比随实验时间与总实验时间之比呈先快速增加后缓慢增加的趋势,当实验时间与总实验时间之比为0.6时,支撑剂进入复杂裂缝网络的质量与实验所用支撑剂总质量之比为65%～80%。④陶粒和自悬浮支撑剂在裂缝入口处的铺置效果不好,支撑剂铺置高度在主裂缝与分支裂缝相交处以及裂缝高度变化处有明显突变。     

潜江凹陷潜四下段页岩油储层力学性质特征研究

采用矿物成分测定,孔隙结构分析,单-三轴力学参数测定,抗拉强度、界面抗剪切强度测定,以及地应力测定等方法对潜江凹陷潜江组潜四下段典型页岩油储层进行研究。研究结果表明:①矿物成分特征主要是“低黏土矿物、低石英、高碳酸盐、局部高蒸发岩”。孔隙主要以次生孔隙为主,包括晶间孔、粒内孔;②潜四下段24韵律储层抗压强度较大,6韵律储层抗压强度较小,其余韵律抗压强度基本相当。弹性模量为4.16~18.11 GPa,泊松比为0.146~0.331,围压与峰值应力、弹性模量呈正相关关系,温度与峰值应力、弹性模量呈负相关关系,温度、围压与泊松比并无明显变化;③层理面抗拉强度小于基质抗拉强度,表明层理面更容易开启;随着法向应力增大,钙芒硝-泥岩界面抗剪切强度小于层理界面,钙芒硝-泥岩界面的黏聚力为0.57 MPa,内摩擦角为21.78°,层理界面黏聚力为0.99 MPa,内摩擦角为31.99°;④潜四下段15韵律层最大水平主应力为74.25 MPa,最小水平主应力为71.74 MPa,水平应力差为2.51 MPa,32韵律层最大水平主应力为80.61 MPa,最小水平主应力为78.01 MPa,水平应力差为2.6 MPa,均有形成压裂体积缝网的应力条件。