高温高压气井产能模拟实验方法

近年来,四川盆地深层—超深层碳酸盐岩天然气勘探取得了一系列重大发现和突破,所获气藏具有埋藏深、储层孔隙结构复杂、地层温度高和孔隙压力高等特征。为了准确地预测高温高压气藏单井的气产量、弄清地层条件下气体的流动特征,针对四川盆地西北部(以下简称川西北)中二叠统栖霞组和盆地中部上震旦统灯影组碳酸盐岩气藏的地层温度和孔隙压力条件,建立了产能模拟实验装置和实验方法,并且选取上述气藏储层的岩心,开展了高温高压条件下产能模拟实验,进而研究气体的流动特征。研究结果表明:(1)采用所建立的适用于160℃地层温度、100 MPa孔隙压力条件下的产能模拟实验装置和实验方法,预测川西北栖霞组气藏S-1井的天然气无阻流量,与理论模型计算结果较一致,相对误差仅为2.12%;(2)以地面克氏渗透率为基础,由产能模拟实验计算得到的单井气产量与现场完井测试气产量具有较好的一致性,而以地层克氏渗透率为基础,由产能模拟实验计算得到的单井气产量结果与无阻流量具有较好的一致性;(3)地层温度和孔隙压力变化对岩石渗透率的影响显著且渗透率的应力敏感性明显强于温度敏感性;(4)进行储层应力敏感性实验和产能模拟实验,需要将岩心样品恢复到地层条件并且进行老化,否则实验结果有可能具有强烈的应力敏感性特征,不能直接用于油气藏工程评价。结论认为,利用钻井取心样品,通过产能模拟实验,可以准确预测高温高压气井产量和无阻流量;同时,利用地面或地层克氏渗透率与单井气产量的关系式,结合气井测试数据,又可以评价地层的克氏渗透率。     

无机岩石中有机质丰度的概率分布

表征沉积岩所含有机质丰度的数据,特别是有机碳丰度实测数据和氯仿沥青丰度实测数据,是石油地质工作者经常用到的数据。目前人们对这些数据的统计和应用,主要采用个别值法、平均值法、数值区间法和正态分布法,这四种方法在不同程度上均不甚完善,现简述如下。     

泡沫钻井液高温高压密度特性模拟实验研究

借助新研制成功的钻井液高温高压密度模拟实验装置 ,建立了泡沫钻井液高温高压密度特性模拟实验方法 ;并针对 3种欠平衡泡沫钻井液配方 ,分别开展了高温高压密度特性模拟实验研究 ,得出稳定泡沫钻井液体系密度随温度和压力的变化规律 ,为进一步开展欠平衡钻井液井下静液柱压力的预测研究奠定了基础     

页岩中单体有机质孔隙演化的原位热模拟实验

有机质孔隙是我国南方页岩气重要的储集空间,而有机质类型与有机质孔隙发育息息相关。为实现单体有机质孔隙演化过程的原位观测,揭示下古生界页岩显微组分热解过程中的孔隙演化过程,以低成熟度的美国俄亥俄上奥陶统页岩以及欧洲波罗的海东部下志留统页岩为研究对象,联合运用飞秒激光、冷热台、显微镜以及扫描电镜等技术,实现页岩中单体有机质孔隙演化过程的原位观测,进而辨别不同类型有机质的孔隙发育过程和演化规律。对低成熟度的“倾气”型笔石以及“倾油”型层状藻类体孔隙热演化过程的原位观测分析结果表明：(1)笔石的体积开始发生明显变化的起始温度要高于层状藻类体,生烃演化要晚于层状藻类体;(2)笔石和层状藻类体在热演化过程中均形成了明显的收缩缝,但就形成收缩缝的规模而言,笔石明显较小,生烃转化率要低于层状藻类体;(3)笔石与层状藻类体内部孔隙的演化存在明显的差异,笔石原有的生物组织孔在高温阶段发生了明显的扩容并且有新的内部孔隙生成,而层状藻类体在整个热演化过程中并未形成内部孔隙,证实了“生气窗”是有机质孔隙大量发育的主要阶段。有机质组成以及结构的不同可能是造成上述两种有机质孔隙演化过程存在差异的主要原因。     

塔里木盆地煤系有机质热模拟实验中液态烃特征研究

通过对塔里木盆地满加尔凹陷侏罗系演化程度较低的(RO=0.40%)煤岩和煤岩加水进行了从250～550℃(50℃为一温阶,恒温72h)的热模拟实验,用氯仿抽提获得了赋存在固体残余物中的可溶液态有机物,即饱和烃、芳烃和非烃。实验结果表明:煤岩在各演化阶段的液态物产率均低于煤岩原样;饱和烃随演化程度升高逐步增加,而芳烃减少,反映出非烃沥青质,甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度升高的高聚合作用;沥青质随演化程度升高亦有增大的趋势,而非烃比例变化不大,反映出高温下非烃向饱和烃和沥青质转化的两极分化作用;烷/芳值随着演化程度的升高而增加,反映出高演化期芳烃的聚合作用。在煤岩加水热模拟实验中,液态烃产率随温度升高而逐步增加且芳烃是主体产物。在实验的低温阶段,水的加入使得煤岩样中可溶有机质向气态和不溶有机质转化,从而使得可溶有机质组分呈降低趋势,而在高温阶段时煤岩加水后可溶有机质有所增加。在煤岩加水热模拟实验中,烷/芳值均小于1,再一次说明了水对芳烃缩聚的抑制作用及对烷烃形成的促进作用。     

高温高压岩石气体孔隙度自动测试系统

模拟地震高温高压条件下岩石物性的测试技术是当今岩心分析领域的发展趋势。文章介绍了高温高压岩石气体孔隙度自动测试系统ＣＰＭ，该系统是应用气体状态方程原理，可以在２０℃（室温）和１５０℃的温度和１ＭＰａ至７０ＭＰａ的围限和条件下测试岩石的孔隙度。     

二元溶剂抽提岩石中可溶有机质的试验

根据我室赴加拿大考察同志的介绍以及岩石中可溶有机物各组份极性的不同,应用二元溶剂进行抽提试验,以提高抽提效率,即在尽量短的时间内从岩石抽提出尽可能多的可溶有机物。     

不同类型有机质生物产甲烷模拟实验研究

为研究不同类型有机质的生物产甲烷能力和特征,选择了代表藻类、水生草本植物、陆生草本植物和泥炭的6个样品进行生物模拟实验研究。实验气体产物的分析结果揭示:不同类型有机质生物产甲烷潜力差异大,藻类和泥炭的产气能力相差可达百倍,藻类等优质有机质对生物气生成和成藏的贡献值得关注;不同类型的有机质生物转化率相差巨大,进行生物气源岩评价时应予以考虑;生物甲烷的碳同位素值受生成过程中碳同位素分馏效应和母质碳同位素的双重控制,分布范围较宽,生物二氧化碳的碳同位素明显偏重。建议鉴别气藏中天然气的成因时,应结合甲烷碳同位素、二氧化碳碳同位素和天然气组分等数据进行多参数综合判识。     

富有机质页岩高温高压重量法等温吸附实验

借助重量法开展了下志留统龙马溪组富有机质页岩干燥样品在高温高压下的等温吸附实验,实验最高压力25 MPa,最高温度为80℃,观察到高温高压下由于吸附相密度和游离相密度不断变化所导致的过剩吸附量显著下降,并出现高温反转现象。二元Langmuir模型需要通过吸附相密度将过剩吸附量校正为绝对吸附量后才可使用。将吸附相密度作为变量,采用Langmuir三元模型直接对不同温度下的过剩吸附量进行非线性拟合来获取Langmuir参数。研究表明,随着温度升高,Langmuir体积逐渐降低,而Langmuir压力逐渐升高,基于不同温度下的拟合结果建立了温度与Langmuir参数间的关系,可进一步推算埋藏条件下吸附气的变化 规律。     

有机质热解模拟实验残留物镜质体反射率校正研究

通过有机质热解模拟实验建立的残留物镜质体反射率值与产烃率之间的关系图与自然演化剖面获得的产烃率曲线存在一定差异,即相同的镜质体反射率值代表的成熟度存在差异。根据镜质体反射率的分阶段演化规律,利用Easy%R_o模型和干酪根H/C原子比与R_o值的对应关系,提出了热解模拟实验的Easy%R_o校正图版以及H/C原子比的分段校正思路和校正公式。利用校正的R_o值所作的热解模拟实验产烃率曲线与现今认可的生油演化模式较为接近。     

多热源叠加的岩层有机质成熟度动态模拟方法

T-t-R_o,m经验公式仅适用于单一热源条件下的岩层有机质成熟度模拟.对于多热源多阶段叠加变质作用的岩层有机质,其成熟度模拟可采用微积分学中的微元法思想,以T-t-R_o,m经验公式为基础,求出给定时间段内的镜质组反射率的增量（△R）,即可逐段模拟不同温度条件的镜质组反射率.镜质组反射率增量不仅与受热温度、时间有关,而且还受某一时刻镜质体反射率大小的影响.利用该方法对抚顺盆地的煤层进行了模拟,其结果与实际情况相符.     

亚铁离子对碳酸盐岩有机质成烃演化的催化作用模拟实验研究

对采自中国四川盆地的高演化碳酸盐烃源岩进行了干法(原样)、加水、加铁、加酸等多介质条件下的模拟实验研究。结果表明,温度是控制有机质分解的最主要因素。从气态的产量及组分变化特征上来看,在研究温度范围内,水是烃源岩中有机质成烃演化的重要因素之一,水不仅是烃源岩中有机质成烃演化的重要氢源,而且水的酸碱性也是烃源岩中有机质成烃演化的重要因素之一;水溶液中溶解的过渡金属元素,如Fe2+,是有机质成烃演化的重要催化剂,Fe2+的存在可明显提高有机质的热解成烃过程,同时使有机质大量转化为烃类气体,而不是二氧化碳。     

高压抗磨液压油评定模拟台架的研制与模拟法探讨

由于符合Denison HF-0高压抗磨液压油规格标准建立的高压泵评定台架系统复杂,测试费昂贵,本文以经济和优化角度,多方面提出高压抗磨液压拟评定台架的设计思路和模拟方法。采用D78B－03－1R叶片泵代替大型台架的双作用T6D泵和5MCY 14－1B小柱塞泵代替Sundstrand泵,根据静压支承的设计原理,选择最佳的模拟参数,建成的小模拟台架,其试验的压力,温度和时间完全模拟大评定台架的强化试验条件,此后将优化模拟台架的评估方法,用于筛选抗磨液压没配方。     

异常高压气井生产动态仿真研究及应用

异常高压气井生产动态仿真方法不仅改变了传统物理仿真成本高、过程复杂的缺点,而且具备了计算机仿真模拟的准确性。考虑异常高压气井流体高压、高温的特点,本文将异常高压气井生产压降分解为地层流动压降、井筒流动压降和嘴流流动压降三个过程,并建立了气井生产动态流动数学模型;本文利用计算机仿真技术模拟了异常高压气井地层流体流动过程、井筒流体流动过程和气嘴流体流动过程,并预测了气井生产动态流动参数,为下步异常高压气井动态配产提供了基础数据。通过实例分析,将计算机仿真预测出的异常高压气井流动参数代入优化配产模型计算出配产结果与实际配产结果十分接近,表明异常高压气井生产动态仿真对实际生产具有重要的指导意义。     

叠合盆地天然气的重要来源——分散可溶有机质

天然气形成具有多源性,以天然气直接母源赋存状态分类为基础,厘定了主要气源分散可溶有机质的概念。对分散可溶有机质赋存状态以及生成途径进行了分析,初步确定了作为气源岩的生气丰度下限,分析了生气潜力,认为分散可溶有机质是高演化阶段的最主要气源,具有广阔的勘探前景。分析了可溶有机质演化程度与气态烃转化率以及同位素的关系;指出分散型可溶有机质裂解气轻烃中环烷烃含量高,而聚集型可溶有机质裂解时链烷烃生成量较苯系物多,且裂解过程中没有环烷烃产物出现,这是因为无论是硅酸盐岩还是碳酸盐岩都对可溶有机质的成气演化起到了促进作用,因此分散可溶有机质比聚集可溶有机质生气潜力更为有效。结合实际地质情况,讨论了分散可溶有机质评价方法,使分散可溶有机质评价更具有可操作性。     

生物化学作用阶段有机质演化

本文着重探讨生物化学作用阶段有机质的结构组成上、早期演化规律，研究该阶段微生物的作用，指出生化阶段有机质演化的主要营是微生物作用。其作用既破坏和消耗了有机质，也造成了贫氧环境，使有机质得以保存，并促进有机质向烃类转化。认为未成熟有机质与成熟有机质显然有差异；建立了生化阶段有机质演化程度的判别标志。     

CHARACTERIZATION OF SOLVENT-INSOLUBLE ORGANIC MATTER ASSOCIATED WITH MINERAL MATTER FROM OIL SANDS*

Considerable quantities of insoluble organic matter (IOM) are known to be associated with certain solid fractions found in oil sands. This organic matter is believed to be partly responsible for the intractability of the sludge generated by the hot water process used for the extraction of bitumen from Alberta oil sands. In previous investigations we had attempted to enrich the insoluble organic matter by dissolving the minerals in concentrated HCl/HF mixtures. As a result of this severe acid treatment the inorganic material is decomposed, but the organic constituents are also likely to undergo significant changes. In the present work we have used a milder HCl/HF treatment for mineral dissolution. The results from the current investigation are compared with the results of the previous study to assess the chemical alterations of the organic matter resulting from the two treatments.

The fractions obtained from the mild acid treatment were analyzed using solid state ¹³C NMR spectroscopy and elemental analysis. Latter results have been discussed in terms of a van Krevelen diagram which is derived by plotting the atomic H/C ratios against O/C. The NMR data were used to calculate the aromaticities of the various organic fractions. Based on the elemental compositions and the NMR data, it is suggested that the IOM associated with the sludge solids is derived from terrestrial sources.     

高压容器爆破压力的计算

通过对高压容器爆破压力计算方法的比较，在保证计算精度的前提下，提出了一种比较简便的计算方法，使相当繁琐的计算成为简单易解决的问题，为在工程设计中推行爆破失效准则做了探索工作。     

海相古油藏及可溶有机质再生烃气能力研究

通过大量样品的封闭体系热压模拟实验,对比研究了不同性质、不同组成海相古油藏及可溶有机质热裂解再生烃(气)能力及其产率分布特征。结果表明,不同海相古油藏与可溶有机质的再生烃气能力大小为:凝析油>轻质油>正常原油>志留系沥青砂岩≥稠油≥低成熟固体沥青≥含沥青灰岩>稠油油砂>氧化固体沥青;其再生烃气能力除与岩性、赋存状态、演化程度等有关外,主要受所含可溶有机质性质和组成的制约;可溶有机质再生烃过程是干酪根生烃的延续,其生烃气潜力与干酪根烃源岩相当,当其达到高过成熟阶段时,可以作为新的轻质油气或者天然气来源。