利用地应力校正致密砂岩储层弹性参数方法

文章以川西地区三叠系致密砂岩储层为例,利用差应变实验测试及压裂法确定储层地应力大小,在考虑岩石热膨胀系数(β)基础上,提出了利用地应力校正致密砂岩弹性参数(杨氏模量及泊松比)的方法,同时与常规解释方法进行了对比。研究结果表明,利用常规方法所建立的致密砂岩储层泊松比动静态值转换关系可靠性较低;而杨氏模量的动静态值转换关系基本可靠。β对地应力的影响不容忽视,目的层致密砂岩β值取9×10^-6/℃时,所提出的预测模型可靠。通过本文方法对弹性参数进行校正后,弹性参数变化规律与地应力间具有更好的相符性。该方法相比常规方法而言,解释结果更为合理。本文所取得认识对指导非常规致密储层地应力场模拟、压裂设计及井网优化等方面均具有一定参考价值。     

致密储层岩石的微观结构和力学性质试验分析

以致密砂岩为研究对象,利用美国GCTS公司研制的RTR-1000型静(动)三轴岩石力学测试系统对川中某气田和苏里格气田储层致密砂岩进行了模拟地层条件的岩石力学性质测试,获得了致密砂岩在储层条件下的弹性模量、泊松比和抗压强度等岩石力学参数。采用岩石显微组构分析和岩石力学试验相结合的方法,探讨影响岩石力学性质的因素,为该类型储层条件下岩石力学性质的研究提供了一些基本参数。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩储层三维岩石力学参数场研究

作为中国石化重要的天然气勘探开发基地之一,鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密砂岩气藏目前水平井压裂开采效果不理想。针对该气田上古生界致密砂岩储层岩石力学参数研究较为薄弱的现状,在对目的层岩心力学参数单轴/三轴压缩试验测试和纵横声波速度测试的基础上,首先建立了静态、动态弹性参数转换关系和纵横波速关系;在此基础上结合前人成果构建了岩石力学参数单井计算模型;并进一步运用测井资料和三维地震层速度资料确定了目的层力学参数场特征。结果表明,该区上古生界致密砂岩储层内聚力在2～10MPa之间,内摩擦角在30°～42°之间,抗张强度多数集中在5～15MPa之间,抗压强度多数集中在150～250MPa之间。太2段-盒1段弹性模量大部分在15～40GPa之间,泊松比在0.22～0.27之间,横向上每一层岩石弹性参数都存在明显的非均一性,垂向上随深度增加岩石力学参数呈变大趋势。该研究成果一方面可为该区地应力场模拟、气田钻完井设计及目的层压裂改造施工提供基础力学参数,同时研究中确定的动静态岩石力学参数转换、纵横波速等定量关系可为邻近地区相关研究提供参考或借鉴。     

鄂尔多斯盆地临兴地区致密砂岩储层岩石力学参数和地应力分析

地质力学分析在油气勘探开发过程中发挥重要作用,但临兴地区下石盒子组储层地应力研究相对滞后。在岩石力学实验和阵列声波测井分析基础上,对临兴地区下石盒子组储层致密砂岩岩石力学参数和地应力开展评价。结果表明：(1)临兴地区下石盒子组静态杨氏模量14.7～37.1 GPa,静态泊松比0.207～0.294,致密砂岩动静态岩石力学参数呈良好的线性关系,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,杨氏模量和泊松比明显增大;(2)临兴地区下石盒子组最大水平主应力43～94 MPa,最小水平主应力在4～27 MPa,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,致密砂岩最大和最小水平主应力明显增大。本研究成果可为临兴地区滚动勘探开发提供基础地质依据。     

致密储层孔隙度测定参数优化

孔隙度是评价储层物性、计算原始油气储量的重要参数,致密储层孔隙度一般小于10%,页岩储层普遍小于5%,常规波义尔定律双室法孔隙度测定仪器很难满足精度要求。为了提高致密储层孔隙度测定精度,建立了孔隙度压力区分度目标函数,区分度越大,测定精度越高。通过数值模拟,对孔隙度测定仪器进行了参数优化,结果表明,欲使得区分度增大,需要满足3个条件:(1)平衡前参考室压力、平衡前样品室压力尽量大;(2)取出的标准块体积、样品体积尽量小;(3)标准块体积尽量与样品体积相等。参数优化后孔隙度为5.0%的标准样品测定值相对误差最大可降低14%,绝对误差最大可降低0.7%,通过参数优化为致密储层孔隙度测定提供了技术支持。     

致密储层静态渗吸实验

为了研究致密储层静态渗吸过程中的规律及其影响因素,提高致密油采收率,利用新疆油田致密储层的天然岩心,采用自行研制的静态渗吸实验测量装置,开展了室内静态渗吸模拟实验。实验结果表明:温度升高,静态渗吸采出程度明显增加;静态渗吸采出程度与渗透率之间呈现对数关系,即在一定范围内岩心渗透率越大,静态渗吸采出程度越大。致密储层静态渗吸采出程度以两种增长趋势不断增加,相应的渗吸速率也出现两次峰值。对实验结果进行无因次化处理和等比例关系处理,曲线归一性较好。     

致密砂岩储层不同含水条件下水力裂缝扩展物理模拟

储层含水饱和度、压裂的注入方式和压裂用水矿化度都会影响致密砂岩气藏的水力压裂效果。为了掌握这三者对致密砂岩储层水力裂缝扩展的影响规律,利用大尺寸真三轴模拟压裂实验系统,研究了储层含水条件下,致密砂岩储层的水力裂缝生成和扩展形态;通过压裂液注入速率,模拟变排量工况;通过岩样被饱和水浸泡时间,模拟不同含水饱和度;通过盐水的密度,模拟压裂液用水矿化度。结果表明:提高压裂用水矿化度有利于水力裂缝的产生和扩展;变排量的注入方式,有助于孔喉的解堵,更有利于水力裂缝的产生和扩展;储层含水饱和度高,孔隙压力大,不利于水力裂缝的产生和扩展;正断层地应力条件下,主裂缝的走向基本与最大水平地应力方向一致。     

CA地区低渗砂岩动静态弹性模量转换关系研究

在油气开发中,岩石动静态弹性模量转换关系的研究对于储层可压性以及压裂效果评价尤为重要。选取CA地区4口取心井23块岩样开展室内纵横波测量实验和三轴应力实验,建立了纵横波时差关系、纵波时差与体积密度关系,并在此基础上,建立了动静态弹性模量的转换关系模型。利用未参与建模的6块样品做精度对比和可靠性分析,计算的静态杨氏模量和泊松比与实验测量值都分布在对角线45°线上,静态杨氏模量计算的绝对误差平均值为0.623 GPa,泊松比计算的绝对误差平均值为0.022,说明此次实验建立的动静态弹性模量转换关系精度满足生产需要,为评价地层可压性及设计合理的压裂方案提供技术支持。     

基于横向各向同性模型的致密砂岩地应力测井评价方法

中国致密砂岩储层属陆相成因,在成岩过程中不但存在组成矿物定向引起的内在各向异性,也存在板状层理、交错层理或成分层等引起的各向异性。常规基于各向同性模型的地应力计算方法已不适用,需要建立适用于致密砂岩性质的新模型。通过对松辽盆地全直径致密砂岩进行不同方向取心,测量了不同岩心不同方向的纵、横波速度,实验结果表明,致密砂岩具有横向各向同性性质,进一步建立了基于横向各向同性特征的弹性系数表征方法。将岩心应力应变实验与声波实验相结合,建立了适用于目标区的动、静态模量转换模型,并将其应用于基于横向各向同性模型的致密砂岩地应力测井评价中。应用结果表明该模型与压裂结果一致,能更好地反映实际地层情况。     

基于动态弹性力学模型的煤系致密砂岩储层裂缝预测方法

为了提高强非均质性煤系致密砂岩储层裂缝识别效果,根据测井资料,利用动态弹性力学模型对该类储层进行裂缝预测。首先利用寻优算法及阵列声波测井资料获取岩石各模量参数,然后利用微分等效介质（DEM）理论模型计算岩石孔隙纵横比（α）,进而对裂缝进行定量表征。单井裂缝预测结果与岩心裂缝实际发育情况的符合率较高,约为90%,表明利用DEM模型预测煤系致密砂岩储层裂缝的可靠性较高。在此基础上,根据测井资料,利用DEM模型对沁水盆地南部地区山西组Ⅱ砂组的裂缝平面分布进行了预测,裂缝预测结果与断裂性质、构造部位及岩心裂缝观察结果均较为吻合。研究表明,动态弹性力学模型适用于煤系致密砂岩储层的裂缝定量表征。      

致密砂岩气藏高温高压敏感性评价及机理探讨——以塔里木盆地B区块致密气藏为例

致密砂岩气藏储量丰富,因其低孔低渗、高毛细管力、高黏土矿物含量、孔喉细小、非均质严重等特点,导致其易受到敏感性损害。目前大多数敏感性评价研究针对常规中、低渗储层,对于致密砂岩气藏敏感性评价技术尚未成熟。文中以塔里木盆地B区块致密砂岩气藏为例,通过岩心流动实验,进行模拟地层条件下的高温高压敏感性评价。结果表明,该区块高温高压敏感性具有弱速敏损害、中等偏强水敏损害、中等偏弱盐敏损害、中偏弱碱敏损害、弱酸敏损害、强应力敏感损害的特点。进一步运用X射线衍射、扫描电镜、铸体薄片等测试手段,分析了B区块致密气藏矿物类型、体积分数、形态及分布特征,剖析了敏感性的成因——储层敏感性矿物及微观孔喉结构。     

库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏形成条件与机理

由于深层油气勘探成本高,因此钻前预测深层致密砂岩气藏的含气性显得尤为重要。库车前陆盆地深层致密砂岩气田具有高丰度、高含气饱和度、高压、高产、稳产的特征,为高效致密砂岩气藏。在对致密砂岩气藏含气性影响因素及机理的理论分析基础上,以库车前陆盆地深层大北、克深、迪北等高效致密砂岩气田为例,通过与四川盆地、鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏的对比分析,探讨了库车深层高效致密砂岩气藏的形成条件与机理。结果表明,库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏的形成条件可归结为超压充注、裂缝发育、"早油晚气"成藏过程和优质保存条件4个方面。其中超压充注和裂缝发育是库车前陆深层高效致密砂岩气藏形成的最主要因素;优质烃源岩条件及其造成的高源储压差和超压充注是致密砂岩形成高含气饱和度的前提条件;裂缝发育控制了致密砂岩气藏的成藏、富集与高产;早期油充注对储层润湿性的改变有利于晚期天然气的充注,而优质膏盐岩盖层保存条件则是气藏保持超压和高含气饱和度的关键。这4个方面有利因素的匹配使库车前陆盆地能够形成有别于其他盆地的高丰度、高含气饱和度和高产的致密砂岩气藏。在致密砂岩储层基质物性相差不大的情况下,源储过剩压差、裂缝发育情况、保存条件和现今地层超压情况是深层致密砂岩气勘探评价中需要考虑的最主要因素。     

基于岩石物理的致密砂岩油藏叠前优势储层预测——以渤海湾盆地南堡凹陷4号构造东营组二段为例

针对致密砂岩油层与围岩波阻抗叠置严重、油层与围岩区分难度大等问题,应用岩石物理建模与分析、地震正演模拟、叠前弹性参数反演、贝叶斯岩相判别等技术对渤海湾盆地南堡凹陷4号构造东营组二段致密砂岩油藏优势储层进行预测。在测井资料预处理基础上,依据Biot-Gassmann理论,对Xu-White模型所需岩石物理参数进行计算,并正演估算弹性参数。采用Biot-Gassmann方程与Brie经验公式进行流体替换,建立岩石物理解释量版,进而优选出致密砂岩储层敏感弹性参数;同时根据不同地质模型与AVO正演模拟,确定储层预测极限厚度、有效目标和反演方法。最后利用贝叶斯判别方法计算叠前弹性参数反演成果的岩相类型概率分布,对有利孔隙砂岩分布进行预测。结果表明:油藏状态下纵横波速度比和纵波阻抗为最敏感的岩石弹性参数,对砂岩、泥岩具有区分能力;储层预测的有效目标是地震可识别层段内具有厚度比例优势的有利孔隙砂岩,叠前弹性参数反演和岩性与流体概率分析是解决研究区优势储层预测的有效方法;应用该方法预测的有利孔隙砂岩分布与实钻井吻合度高,储层分布规律与研究区地质规律一致,提高了油层识别能力及预测精度。     

低渗致密油藏水平井缝网压裂裂缝参数优化

水平井缝网压裂在提高低渗致密油藏水平井产能、延长稳产时间方面发挥了重要作用。目前,针对低渗致密油藏缝网压裂裂缝参数优化的研究还很少,且普遍没有考虑储层的低渗特点。为此,文中考虑了启动压力梯度和井筒摩阻的影响,采用Eclipse数值模拟工具,建立了缝网压裂的模型;并运用正交试验设计优化思路,以黄陵长6浅层低渗透致密储层为基础,开展了水平井缝网压裂裂缝参数优化研究;分析了缝网特征对缝网压裂改造效果的影响,为缝网压裂裂缝参数优化提供了一套完整思路。黄陵地区现场应用了11口井,均取得了良好效果,为低渗致密油藏水平井缝网压裂设计提供了有效指导。     

致密砂岩油藏动态渗吸驱油效果影响因素及应用

渗吸驱油作为致密砂岩油藏高效开发的一项重要技术措施,近年来受到越来越多的关注。致密砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素较多,以鄂尔多斯盆地某区块致密砂岩储层为研究对象,通过岩心动态渗吸驱油实验,评价了渗吸液类型、渗吸液浓度、渗吸液注入量、驱替流速、反应时间以及岩心渗透率对储层岩心动态渗吸驱油效果的影响。结果表明：渗吸液中加入非离子表面活性剂HYS-3能够显著提高动态渗吸驱油效率;渗吸液中表面活性剂的浓度越高、渗吸液注入量越大、反应时间越长、岩心渗透率越高时,动态渗吸驱油效率越高;随着驱替流速的增大,岩心动态渗吸驱油效率呈现出先增大后减小的变化趋势;动态渗吸驱油实验最优参数为：驱替流速为0.2 mL/min,渗吸液为0.5% HYS-3,渗吸液注入量为1.0 PV,反应时间> 48 h。矿场应用试验结果表明,实施注水吞吐动态渗吸驱油方案措施后,S油田5口井的日产油量是措施前的2倍多,含水率明显下降,增油效果显著。     

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层微观孔喉特征差异及其成因

为分析不同沉积与成岩作用改造下致密砂岩储层的孔喉类型及其参数差异，利用物性、铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、图像粒度与X衍射实验结果，对比了鄂尔多斯盆地合水地区延长组长8储层和薛岔地区延长组长6储层的孔喉类型，定量评价了孔喉参数，揭示了形成原因。结果表明，合水地区长8储层孔隙更为发育，粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和微孔、弱压实成因缩颈状喉道和溶蚀成因、粘土胶结成因管束状喉道含量高；薛岔地区长6储层的孔隙类型少且发育程度较差，压实成因片状、弯片状喉道含量高。两个区块的孔隙参数差异小，喉道参数差异大，前者大喉道更为发育，喉道差异大，孔喉比大，对渗透率起贡献的喉道分布范围更宽。相同渗透率条件下，前者的平均喉道半径、主流喉道半径和孔喉比大于后者。沉积水动力条件、粒度、碎屑组分、填隙物、成岩作用类型及其改造程度是两个研究区孔隙发育程度不同、喉道类型差异和孔喉参数表现出不同特征的主要原因。     

不同温压下页岩动态与静态弹性模量转换研究

岩石动态与静态弹性参数存在差异,在应用时需要进行转换。目前国内外学者对岩石动态与静态弹性模量转换实验多在常温与常压下进行测试,没有考虑温度和压力对测试结果的影响,导致转换结果不能充分反映储层力学性质。本次研究以四川盆地上奥陶统和下志留统的五峰组-龙马溪组黑色页岩为研究目标,开展不同温度与压力条件下岩石动态与静态弹性力学实验,并对测试结果进行分析。结果表明：①当温度与压力一定时,动态杨氏模量测试值比静态杨氏模量测试值大,并且二者有一定的线性相关性;②页岩动态与静态杨氏模量均与温度、压力有关,温度一定时,页岩动、静态杨氏模量均随着围压的增大而增大;压力一定时,页岩动态与静态杨氏模量均随着温度升高而降低,并对不同温度、压力条件下动、静态弹性力学参数变化规律进行了机理分析;③建立了不同温度、压力条件下页岩动态与静态弹性参数转换模型,该模型可以将任意温度、压力条件下测试的动态弹性参数转换为储层条件下岩石的静态弹性参数,并能取得较好效果。利用本模型可以为研究区页岩气开采及注水压裂施工方案提供可靠的静态弹性模量,研究具有一定的实际意义。