石墨狭缝中异形孔洞内甲烷赋存状态分子动力学模拟

页岩气主要以吸附、游离和溶解的方式存在于页岩中,而页岩中有机质孔隙结构的多样性又使得页岩气的赋存状态存在具体的差异,同时也受到地质条件的影响。利用Materials Studio软件构建代表有机质的石墨孔隙模型,在石墨层中建立两种带有异型孔洞(矩形和三角形)的狭缝。在345 K,38 MPa的特定温压条件下,采用分子动力学方法研究狭缝内甲烷吸附状态和吸附密度。模拟发现在矩形孔洞最底部甲烷的密度值可达0.599 g/cm3,在三角孔洞底部顶角位置密度值可达0.456 g/cm3,均超出或接近液化甲烷密度。同时发现在孔洞内的甲烷径向分布函数值远大于狭缝界面处的值。最后将现场采集的含气页岩样本进行扫描电镜成像,识别有机质孔隙边界,依据模拟结果,确定第1层和第2层吸附边界,并赋予模拟结果计算出的密度值,最终计算出所研究层位页岩有机质内甲烷储集能力和可能含气量。     

煤层等温吸附渗透率演化数值研究

通过建立双孔隙度煤层变形控制方程,确定了基于煤层吸附理论的Biot孔隙压力系数。分别建立了存在吸附作用的条件下,煤层基质和裂隙渗透率的数值模型。研究发现,通过增加基质孔隙压力,基质将发生与孔隙压力相关的体积应变,基质体积模量将会减小;基质增大的体积占据了部分孔隙,导致煤层基质渗透率减小;随着吸附的进行,经过一定时间,煤层裂隙渗透率会出现陡降。     

页岩气资源评价中含气量计算方法初探

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,其中以游离态和吸附态为主,仅存在少量溶解态.页岩气资源评价的关键是吸附气和游离气含量的计算.游离气的主控因素是泥页岩有效孔隙度和气体饱和度,吸附气量的主控因素是有机质数量和有机质成熟度.本文在分析页岩气资源评价工作中关键参数的基础上,主要了介绍游离气和吸附气的主控因素及计算方法.     

煤层气吸附-解吸机理再认识

煤层气是以吸附成藏的非常规气藏,其圈闭机理与以游离气成藏的常规气藏不同。本文分析了游离气与吸附气的圈闭机理,研究认为煤层气的吸附并不存在临界解吸现象,生产过程中的临界解吸是煤层气-水关系以及毛管压力导致的,并提出了一种水动力学封闭形式。研究认为煤层裂缝-割理系统被水饱和,溶解态煤层气会以浓度差扩散的方式慢速散失,但是游离气和吸附气可以被水动力学圈闭在煤层的基质中。根据水动力学封闭机理,煤层气的吸附是平衡的,不存在欠饱和状态,而排采过程中会出现临界解吸现象,表现出欠饱和赋存的状态,是毛管压力作用的结果。     

页岩孔隙水中溶解气的主控因素与地质模型

页岩孔隙水中溶解气是目前研究较少的页岩气资源。通过PVTSim模拟软件对天然气在页岩孔隙水中溶解度进行了模拟。结果表明:页岩孔隙水中天然气溶解度受孔隙水盐度、地层温度和地层压力3者共同作用的影响,随孔隙水盐度的增大而降低,随页岩埋深的加大而升高。在超压条件下,其溶解能力大幅增加,更有利于天然气的保存。通过对川西南威远地区下古生界含气页岩的实例分析,发现在静水压力条件下,该套页岩孔隙水中甲烷溶解度可达3.79~11.34 m3/m3,页岩中溶解气含量可达0.018~0.054 m3/t。根据前人计算的游离气储量,认为孔隙水中溶解气可占游离气的2.2%~8.6%,是值得重视的页岩气资源。     

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。     

大竹坝—回军坝向斜牛蹄塘组页岩吸附性研究

大竹坝—回军坝向斜位于四川盆地与秦岭造山带之间构造耦合部位的米仓山—汉南古隆起中心。为了研究该区域牛蹄塘组页岩吸附性特征,通过TOC含量、Ro、矿物XRD、孔隙结构等参数分析,结合不同温度下的等温吸附实验研究,利用三元Langmuir模型结合热力学吸附原理,计算了研究区样品的吸附热力学参数,分析了影响页岩吸附性的主控因素。样品等量吸附热介于5.3～22.2 kJ/mol,标准吸附熵为-48.8～-98.8 J/(mol·K),受研究区热演化程度较高影响,研究区牛蹄塘组页岩吸附热力学参数表现出一定Ⅱ型和Ⅲ型有机质特征。孔隙比表面积在孔隙直径低于2 nm的范围内分布有2个高峰,为甲烷吸附提供了主要吸附位。吸附压力达到2.8 MPa前后,页岩吸附性主控因素显著不同,吸附压力低于2.8 MPa时,有机质吸附主导着页岩的甲烷吸附,而当吸附压力大于2.8 MPa以后,黏土矿物和有机质共同决定着页岩的甲烷吸附量。     

不同应力条件下页岩表观渗透率模型试验研究

为探究页岩气抽采过程中气体传输和应力耦合作用对页岩表观渗透率的影响,提出了一种含加权因子耦合多种传输机理、吸附变形及应力应变关系的页岩表观渗透率模型,用来描述气体流动,通过试验数据验证其合理性,并对模型相关参数对页岩表观渗透率的影响进行讨论。研究结果表明:新建考虑流体流态和应力耦合作用的页岩表观渗透率模型能合理地表征页岩气体流动,包括考虑应力变化下气体滑脱效应、孔隙结构和吸附变形因素,以及体相气体传输的黏性流动(滑脱流动)和努森扩散因素。在不同围压、孔隙压力2种应力条件下,新建模型计算的曲线均与实测值吻合较好;且随孔隙压力、围压的升高,页岩表观渗透率呈指数函数形式降低,同时裂隙压缩系数Cf的绝对值整体呈降低的趋势。孔隙压力越低努森扩散所占比重越高,相同孔隙压力状态下,孔隙尺度越小,努森扩散的贡献率越大;页岩表观渗透率对弹性模量较为敏感,弹性模量越大吸附引起的基质变形量越小,相应渗透率升高量也将随之降低。不同页岩孔径所对应的主控传输机理不同,随孔径的减小,此时孔径与气体平均分子自由程具有可比性,发生滑脱流动,渗透率升高;考虑滑脱效应页岩表观渗透率计算值均大于不考虑滑脱效应计算值,且更接近试验测量值,随孔隙压力、围压的升高,滑脱效应引起的渗透率变化量逐渐降低。     

半经验法求解地层压力在水驱气藏物质平衡方程中的应用

地层压力是物质平衡法计算水侵量以及储量规模的非常重要的参数,创新提出基于产能方程的半经验法求解地层压力,解决缺少测试资料引起的计算困难。由产能测试资料为基础通过迭代计算出任意时刻的地层压力,继而结合日常生产动态资料利用非稳态水侵计算方法求解水侵量,最后求解气藏水侵量以及储量规模,为地层压力资料匮乏情况下水驱气藏物质平衡法的求解提供新的思路。     

考虑吸附滞后效应的煤层气藏物质平衡方程建立及应用

目前的煤层气藏物质平衡方程忽略了煤层气吸附-解吸实验中的吸附滞后现象,大多基于煤层气吸附与解吸过程完全可逆的认识所建立的,与实际煤层气藏的排水—降压—解吸开采过程明显不符,从而无法有效指导煤层气藏的开发规划决策或后续开发方案调整。基于煤层气的吸附滞后现象分析,提出了吸附滞后效应概念,进而建立考虑吸附滞后效应影响的煤层气藏物质平衡方程,并将其应用于某煤层气藏的原始地质储量、可采储量和采收率等评价指标预测。实例应用表明,采用物质平衡方法确定煤层气藏地质储量时,若忽略煤层气的吸附滞后效应,采用吸附等温曲线参数将可能会低估煤层气藏的地质储量值却高估采收率值,造成巨大的预测误差;与之相反,采用考虑吸附滞后效应的煤层气藏物质平衡方程确定的气藏地质储量值及平均含水饱和度变化值与实际值之间的误差较小,说明了所构建的煤层气藏物质平衡方程的有效性和正确性,可准确地评价煤层气藏的可采储量和采收率评价指标,对于煤层气藏后续开发规划实施和开发方案调整具有积极的指导作用。     

页岩气钻探开发技术研究进展

随着油气资源需求增加以及常规油气藏增产、稳产潜力下降,越来越多的国家开始将目光转移到非常规能源中。页岩气作为最主要的非常规能源之一,以其开发潜力大、开采寿命长、生产周期长等优点成为工程师和地球科学家们关注的焦点。页岩气藏是典型的非常规天然气藏,储层物性差、孔隙度和渗透率低,开采难度大,需要应用特殊的钻探开发技术。分析、总结了页岩气成藏机理,储层特征,以及钻探开发技术现状,特别是页岩气开发新技术——水平井技术和压裂增产技术,这两项技术的不断改进,使页岩气产量逐年提高,页岩气在全球能源供应体系中的重要作用日益显著。     

川西地区上三叠统非常规天然气勘探潜力分析

川西地区上三叠统油气勘探经历了曲折复杂的过程,以砂岩地层为主,但砂岩储层表现为薄砂薄储,埋深大,物性差,勘探难度大,效益开发风险大,制约了川西油气勘探进程.川西须家河组主要为砂泥岩互层,泥页岩单层厚度和累计厚度均较大,有机质类型以Ⅲ型为主,有机碳量较高,有机质热演化程度较高,Ro在1.1％～2.3％,处于生烃高峰期,生...     

页岩气开采压裂液技术进展

页岩气是一种分布广泛且储量丰富的非常规能源,但由于其储层具有孔隙度小及渗透率低等特性,一直以来页岩气未得到大规模开采。直到近20年,页岩气开采技术才得到飞速发展,这主要得益于水力压裂技术的进步。压裂液是水力压裂的重要组成部分,其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。通过调研国内外文献,结合国内外压裂液技术的发展历程,分析了页岩气开采中几种常用压裂液的优点、适应性及存在的问题,综述了两类新型的无水压裂技术。结合我国页岩气储层的特殊性及压裂技术发展的现状,提出了适于我国页岩气开采的压裂液技术发展的建议,并特别强调了在页岩气开发初期重视环保的重要性。     

加拿大西加盆地页岩气储层测井评价研究

相比于常规储层,页岩气储层具有低孔低渗且含气性复杂的特点,为页岩气储层的测井评价增加了难度。为了系统性的研究页岩气储层的测井评价方法,以加拿大西加盆地页岩气储层为研究对象,针对页岩气储层特点,同时考虑到页岩气开发的实际需要,确定页岩气储层系统性的测井评价模型包括储层物性参数模型、地球化学模型、含气性模型和骨架矿物组分模型等。根据体积模型与数值回归分析分别建立基于测井资料的页岩气储层评价模型,确定研究区的页岩气储层测井评价体系。通过评价结果与实测结果的对比来检验模型的实用性与准确性。应用效果表明:页岩气测井评价模型具有良好的准确性,能够为页岩气开发提供良好的支持。     

沁水盆地南部致密砂岩和页岩的气测显示与气藏类型

煤系本身及其上覆地层能够形成具有工业开发价值的致密砂岩和页岩气藏,综合勘探这些非常规天然气资源将有助于提高煤层气开发效益。依托17口井的气测录井资料,分析了沁水盆地南部石炭二叠纪煤系及其上覆地层致密砂岩和页岩的气测显示规律,讨论了致密砂岩气与页岩气的赋存方式和勘探前景。结果显示:区内砂岩和页岩的气测显示十分普遍,区域和层位显示差异较大;砂岩气发现几率相对较高,页岩气品位相对较好;下石盒子组具有砂岩气和页岩气的勘探潜力,太原组具有页岩储层厚度品位,山西组具有砂岩储层厚度品位。研究认为,页岩气最有利勘探层位为太原组,砂岩气最有利层位是下石盒子组,山西组也有一定的砂岩气和页岩气勘探潜力。以此为基础,初步划分出独立砂岩气、独立页岩气、煤-页岩-砂岩互层气组合3种气藏类型,认为砂岩气和页岩气有利区主要位于盆地中央地带,总体上沿复向斜轴部呈NNE向展布。其中,沁源区块中—南部、郑庄区块-马必区块-沁南区块结合部、柿庄北区块西北部3个核心区值得关注。     

六盘水煤田上二叠统煤系气成藏特征及共探共采方向

六盘水煤田上二叠统含煤地层中煤层、页岩、砂岩叠置频繁,统筹勘探不同储层中的天然气有助于减少资源浪费,提高开发效益。通过对煤系气储层岩相、厚度、源岩地化、储层物性及空间赋存规律的研究,分析了六盘水煤田煤层气、煤系页岩气和煤系致密气成藏潜力,讨论了煤系气的空间叠置关系和勘探前景。结果显示:区内晚二叠世煤层煤种齐全,厚度较大,变质程度普遍偏高,含气显示优越;页岩和砂岩累计厚度大,有机地球化学和储集物性参数良好;不同岩性的区域和层位分布差异较大,组合类型多样,空间配置关系有利于发育垂向多套天然气藏。煤系页岩气最有利勘探层位为龙潭组下段,煤层气和煤系致密气最有利层位为汪家寨组和龙潭组上段;以此为基础,总结提炼出"源储一体型"独立煤系页岩气藏、"源储紧邻型"煤系"三气"组合气藏、"下生上储型"煤系"两气"组合气藏共3种气藏类型。初步认为晴隆向斜深部为煤系页岩气优先勘探区,青山向斜深部适合煤层气和煤系页岩气共探共采,盘关向斜和格目底向斜深部适合煤层气和煤系致密砂岩气共探共采。     

致密气资源评价与储量计算方法研究

致密砂岩气是我国非常重要的一类非常规油气资源,但针对致密气资源储量计算方法的相关规范或标准至今尚未出台。本文在简要对比非常规油气与常规油气资源评价方法基础上,对现阶段致密砂岩气资源评价方法进行讨论,针对致密砂岩气藏特性,提出了适用于致密气储量计算的不确定性容积法。研究表明,考虑到致密砂岩气藏空间准连续分布、含气面积难确定、有效厚度与储层物性参数非均质性强的特点,利用不确定性的概率容积法计算致密砂岩气地质储量更为科学;以鄂尔多斯盆地康宁地区盒2段为例,利用地质统计学随机模拟算法计算得到P90、P50、P10不同概率地质储量;按照完井时间顺序依次计算不同探井数时地质储量,发现地质储量计算结果与已钻井数有关,在达到饱和勘探点之前应采用不确定性概率容积法计算地质储量,降低勘探风险。利用不确定性概率容积法计算地质储量有利于致密砂岩气资源的健康有序勘探开发。     

华南古生界页岩储层压力预测方法及其应用研究

页岩储层压力是影响页岩气水平井部署和产能的重要因素,华南古生界页岩储层压力横向变化大,如何准确预测页岩储层压力变化对于页岩气勘探开发至关重要。实践证明常规油气地层压力预测方法不适用于华南古生界页岩气储层。针对Fillippone法与Eaton法在实际资料应用中存在的问题,考虑到在地层正常压实情况下Eaton和Fillippone的公式应满足压力关系以及速度关系,提出了新的地层压力预测方法,称为"Fillippone+Eaton"方法,建立了新的地层压力预测流程。该方法流程基于Fillippone公式的最大最小压实速度计算正常压实速度趋势,同时利用VSP资料进行测井速度标定,在速度谱和地震反射层位建立低频趋势的基础上,应用模型反演求取高精度的三维速度场.提出的方法在不同页岩气勘探区块进行了实际应用,预测结果与钻井实测资料吻合度高。     

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。     

基于核磁共振弛豫谱技术的页岩储层物性与流体特征研究

页岩以纳米级孔隙为主,具有特殊的孔隙结构、复杂的岩石组成和超低的渗透性等特点,这给常规表征技术手段的应用带来了困难。基于对四川盆地龙马溪组海相页岩的低场核磁共振系统实验分析,提出了一套较为完善的针对页岩孔隙度、渗透率、孔隙类型、孔隙结构和甲烷吸附能力的精细定量表征技术,从理论和技术两个角度阐明了核磁共振弛豫谱技术在页岩储层物性与流体特征分析中的应用。结果表明:核磁共振技术可有效识别页岩的黏土束缚流体、毛管束缚流体和可动流体,并计算它们的孔隙度;提出的基于双T2截止值的页岩孔径划分方案可有效应用于评价页岩的储集和产出性能;提出的基于饱和流体和束缚流体双T2几何平均值的SDR渗透率计算模型在页岩渗透率预测方面具有较强的适应性;利用核磁共振技术可定量识别页岩中吸附态、孔束缚态甲烷和游离态,可获得样品的等温吸附曲线;利用核磁共振实验模拟页岩中注CO2后甲烷的相态变化过程,发现注CO2可有效提高页岩中吸附气的采收率。总体上,基于低场核磁共振的页岩储层物性和流体特征表征为页岩储层研究提供了一种全新的技术思路。