煤岩复杂裂缝长期导流能力实验研究

煤岩裂缝复杂程度对裂缝导流能力具有显著影响,通过长期导流测试实验准确评价煤岩复杂裂缝真实导流能力能够为现场压裂方案设计和施工提供技术支持。开展煤岩水平裂缝、T型裂缝和工型裂缝的长期导流能力实验评价发现:铺砂浓度相同时,煤岩裂缝导流能力受裂缝形态复杂程度影响明显,复杂程度越高,裂缝铺砂总量越大,煤岩裂缝导流能力越强,同时在闭合压力作用下支撑剂压实作用越明显;相同闭合压力条件下,随压实时间的增加,煤岩裂缝导流能力逐渐降低,并且随着煤岩裂缝复杂程度的增加,下降幅度逐渐增加。实验结果解释了不同测试条件下煤岩裂缝复杂程度对裂缝导流能力的影响,研究成果是对现有煤岩裂缝导流能力评价研究的补充完善,对今后煤层气井压裂施工裂缝参数优化设计具有一定的借鉴意义。     

液测和气测支撑裂缝导流能力室内实验研究

支撑剂导流能力测试实验通常采用液体介质进行,其结果对气藏压裂的针对性成为新的研究课题之一。运用API支撑剂导流能力测试系统,根据短期导流能力实验评价方法开展了气测导流能力评价实验,并与液测支撑裂缝导流能力实验进行了对比。结果显示,在相同实验条件下(陶粒类型、铺砂浓度、实验温度和压力),气测导流能力值比液测值高1.5~2.5倍,表明要获得相同的支撑裂缝导流能力,气井压裂中的铺砂浓度应比油藏低。用气测导流能力的实验结果来指导气井的压前潜力评估、压裂优化设计、压后效果预测和支撑剂的优选评价将更具合理性和针对性,气藏压裂的支撑裂缝导流能力实验最好采用气测方法。     

页岩储层人工裂缝岩样制备方法及应力敏感性

应力敏感性是页岩储层的一个重要特性。由于大量天然裂缝和人工裂缝的存在,其渗透率应力敏感性与铺砂浓度密切相关,准确评价页岩人工裂缝的应力敏感性是一个难题。传统应力敏感性的研究多集中在测试和比较基质岩心、天然裂缝岩心及人工裂缝岩心等方面,对于不同铺砂浓度下人工裂缝的应力敏感性研究较少。因此,提出了一种模拟不同铺砂浓度的页岩岩样制备方法,并以四川盆地龙马溪组典型页岩为例,分别进行了变围压和变流压条件下页岩人工裂缝应力敏感性测试。研究结果表明,支撑剂的加入在大幅度提高裂缝导流能力的同时,有效降低了页岩人工裂缝的应力敏感性。且随着铺砂浓度增加,敏感性逐渐减弱,最终趋于不变;低铺砂浓度下(≤1 kg/m²),两种测试方法所得结果基本一致;但高铺砂浓度下(>1 kg/m²),由于存在明显的支撑剂运移现象,变流压测试结果明显高于变围压测试,且随铺砂浓度增加,差异逐渐加大至20%以上。因此,对于高铺砂浓度(>1 kg/m²)页岩人工裂缝应力敏感性的室内评价,为更好地模拟现场实际,应该采用变流压测试方法。     

支撑裂缝导流能力的数值模拟

裂缝导流能力一般是利用室内实验进行评价,周期长、成本高且仅能测试较短时间的裂缝导流能力。笔者通过离散元颗粒流程序生成了真实尺寸的支撑剂颗粒,再现了微小支撑剂颗粒之间、支撑剂与裂缝面之间的高度非线性接触的物理本质。通过CFD,计算了支撑剂簇空隙流体与支撑剂的流固耦合作用,建立了支撑裂缝的裂缝导流能力的数值模拟模型,开展裂缝闭合应力、储层弹性模量、铺砂浓度和支撑剂组合形式等对裂缝导流能力的影响规律研究,揭示了支撑裂缝导流能力的变化机理。数值模拟结果显示,裂缝导流能力与铺砂浓度和支撑剂颗粒成正比,与闭合应力以及支撑剂嵌入深度成反比。     

裂缝充填模拟试验装置的研制

鉴于常规裂缝导流仪无法有效开展如压裂充填防砂、防支撑剂回流和压裂液在裂缝条件下的破胶过程以及对导流能力的伤害等试验研究问题,研制了裂缝充填模拟试验装置。该装置通过铺置岩板和支撑剂,可以针对不同闭合压力、温度、流体、流速、射孔孔径和孔密,更加全面准确地模拟地层内裂缝前端和两侧壁面的流体渗流、地层砂侵入,支撑剂回流状况,基于出砂量、裂缝导流能力、裂缝缝宽变化或支撑剂回流量等测试结果,可全面地评价优化支撑剂的嵌入程度、防砂和防支撑剂回流效果及裂缝充填层的伤害等指标。该装置为水力压裂中各种参数的优化评价构建了一个合理而有效的平台。     

川南深层页岩压裂裂缝导流能力测试技术

随着埋深增加,深层页岩压裂后,裂缝导流能力能否有效保持是个关键问题。以川南龙马溪组深层页岩为例,对比测试了支撑裂缝及自支撑裂缝的导流能力,开展了主控因素影响规律分析及适应性评价。结果表明,应力增加,支撑裂缝及自支撑裂缝导流能力均呈指数式下降;支撑裂缝受粗糙度、铺砂浓度、支撑剂类型、粒径等影响,在低铺砂浓度下受裂缝面粗糙度主控,在高铺砂浓度下受支撑剂铺置主控;自支撑裂缝受裂缝产状、粗糙度、滑移量、力学性质等影响;对深层页岩而言,垂直自支撑裂缝、石英砂及覆膜砂铺置的支撑裂缝满足生产初期需求,陶粒铺置的支撑裂缝更有利于生产后期的导流能力保持。形成的压裂缝导流能力测试方法可为深层页岩的压裂优化设计提供借鉴。     

通道压裂支撑裂缝影响因素分析

为了检测通道压裂所能提供导流能力大小及裂缝的有效性,利用某地层构造的砂岩、页岩进行室内导流能力测试。实验结果表明:通道压裂纤维用量为0.6%比较合适;支撑剂粒径对裂缝的导流能力影响较弱,在相同铺砂浓度下,不同粒径间支撑剂的导流能力差别很小;铺砂浓度对通道压裂导流能力影响较大,大量的支撑剂嵌入对低铺砂浓度导流能力伤害较为明显,高闭合压力下易造成明显的导流能力损失;陶粒、石英砂、覆膜砂3种支撑剂,在相同铺砂浓度下,随着闭合压力的增加,导流能力逐渐下降,覆膜砂的导流能力优于陶粒、石英砂;在相同铺砂条件下,支撑剂在砂岩中的嵌入程度高于页岩,导致其导流能力低于页岩中的导流能力。同时全面分析总结了在通道压裂中,影响支撑剂嵌入的各种因素,从而对优化通道压裂具有一定指导意义。     

致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验研究

为了探讨加砂压裂技术在白云岩储层改造中的适应性,开展了致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验,分析不同因素对加砂压裂裂缝导流能力的影响。实验结果表明,影响白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力因素依次为支撑剂粒径、铺砂浓度、加砂模式、铺砂方式、支撑剂强度。对比单一支撑剂类型,混合支撑剂铺设时可以获得较好的导流能力,且粒径越大支撑剂占比越高,导流能力表现则越好。脉冲加砂模式下的裂缝导流能力变化波动较大,但是同样可以满足白云岩储层改造的裂缝导流能力。结合压裂施工效果和经济成本,优选支撑剂强度为69 MPa,平均铺砂浓度为1.8 kg/m2的加砂参数即可满足白云岩储层现场加砂压裂的需要。白云岩储层由于杨氏模量高、闭合应力大,所以缝宽较小,而通过实施脉冲加砂模式则可以一定程度降低加砂压裂过程中的砂堵风险。     

多重伤害机制下的疏松砂岩裂缝导流能力变化规律

为了明确支撑剂嵌入和微粒运移两种伤害机制对疏松砂岩裂缝导流能力的影响,以人工研制疏松砂岩岩样为研究对象,使用不同粒径的陶粒作为支撑剂,开展了悬浮液注入条件下的疏松砂岩导流能力试验,评价了工程和地质因素对支撑剂嵌入深度和裂缝导流能力的影响。结果表明,铺砂浓度增大能增强导流能力,悬浮液浓度、支撑剂目数和流量的增大会导致导流能力减弱。岩石胶结强度增大、闭合压力降低、支撑剂目数和铺砂浓度增加会使嵌入深度减小,有效缓解嵌入导致的裂缝剥蚀。其中,支撑剂目数增加会使得导流能力减小。相同条件下,流速越大导致导流能力减小,同时也会影响后续的裂缝导流能力。该研究对于后期的油井防砂工作具有重要意义。     

交联酸加砂压裂技术的研究和应用

塔里木碳酸盐岩储层非均质性强,裂缝和孔洞关系复杂,在裂缝和孔洞不发育的低品位储层进行酸压效果差。在分析酸压和压裂特点的基础上,开展了交联酸携砂压裂技术研究和现场试验。该技术是携砂液使用交联酸,形成带有酸液刻蚀和支撑剂支撑的复合人工裂缝,扩大储层和人工裂缝的接触面积。交联酸耐温流变性和携砂性能好,酸岩反应过程中能保持较高的黏度和携砂能力。在酸岩反应速度和导流实验研究的基础上,提出在携砂阶段使用不同浓度酸液的工艺方法,在缝端和缝口分别发挥酸液刻蚀和压裂支撑的优势,保持人工裂缝的高导流值。交联酸压裂技术在塔里木油田现场应用8井次,施工成功率100%,为塔里木油田碳酸盐岩储层高效开发提供了新的技术路径。     

柴达木盆地西部地区致密油气形成条件和勘探领域探讨

在明确致密油气定义的基础上,分析了柴达木盆地西部(简称“柴西”)地区致密油气形成的地质条件:首先发育多套大面积的烃源岩,具有多个生烃凹陷;其次广泛发育致密储层,主要包括致密砂岩储层和裂缝型(泥质岩和碳酸盐岩)致密储层。致密砂岩储层以南翼山和红柳泉E¹₃砂岩、乌南N¹₂砂岩为代表;裂缝型致密储层以南翼山E²₃、狮子沟E¹₃、开特米里克和油泉子N₁的储层为代表;且源储交互叠置分布。致密油气在柴西地区广泛分布,古构造斜坡区和生油凹陷中心是致密油气分布集中区。致密油气可能的成藏组合包括源内包裹组合、源上广覆组合、源下依伏组合和源侧披覆组合等4种。按照储层成因类型,柴西地区致密油气勘探领域主要有:三角洲前缘砂体致密油气、滩坝和浊积扇砂体致密油气以及碳酸盐岩致密油气3个领域。针对每个领域,通过致密油气形成条件分析,按照区域和层位,共优选出8个有利勘探区带。       

陆相断陷湖盆低渗透碎屑岩储层特征及相对优质储层成因——以济阳坳陷东营凹陷古近系为例

针对低渗透储层特征及其成因研究中存在的问题,综合岩心观察、薄片鉴定、分析测试等技术方法,以盆地结构为约束条件,对东营凹陷低渗透储层特征及相对优质储层成因进行了研究。研究结果表明：①断陷湖盆不同沉积相类型储层岩石学特征、物性特征、孔喉结构、成岩作用、油气成藏及成岩演化等特征差异显著。②压实作用和胶结作用是储层物性降低的主要控制作用,溶蚀作用和油气充注一定程度上改善储层物性、延缓低渗发生时间,并在其综合控制下发育5种低渗成因储层类型。③储层与烃源岩侧接的陡坡带砂砾岩以压实作用主控的低渗成因储层为主,储层被烃源岩包裹的洼陷带浊积岩以溶蚀主控的低渗成因储层为主,储层与烃源岩远离的缓坡带滩坝砂以胶结作用主控的低渗成因储层为主。④沉积作用控制下的差异抗压实作用形成砂砾岩与滩坝砂储层整体低渗背景下的中-高孔隙度、中-高渗透率相对优质储层;成岩作用控制下的长石溶蚀增孔及储层润湿性改变,促进油气充注进而抑制碳酸盐胶结作用,形成浊积岩与滩坝砂储层整体低渗背景下的低渗、中-高孔隙度相对优质储层。     

济阳坳陷储层地震地质综合预测技术研究

济阳坳陷具有复杂多样的沉积体系和储集类型,形成了复杂的隐蔽油藏系统,储层预测是该坳陷油藏勘探的关键。为此,针对坳陷中4种类型的储集层:陡坡带砂砾岩扇体、洼陷带浊积砂和三角洲及前缘滑塌浊积扇、缓坡带滩坝砂、坳陷期河道砂体等,分别探讨了它们各自的预测难点,并设计了相应的综合地震地质预测技术系列,即①采用相干、地层切片、三维可视化解释、谱分解等技术对河道砂体进行浏览—精细种子点追踪解释—薄层河道砂厚度计算的河流相储层预测技术系列;②采用古地形分析、地震几何属性分析、波阻抗反演等技术进行扇体—扇体内幕—有效储层预测的陡坡带砂砾岩体描述技术系列;③采用波形分析、倾角建模反演等技术进行定区带、定砂体的洼陷带浊积砂体预测技术系列;④采用古地形、波形分析、伪熵属性、高分辨率反演等技术进行定靶区、定目标的滩坝砂岩储层预测技术系列。在胜利油田隐蔽油藏储层预测中,利用这些地震地质预测技术获得了良好效果,年增探明储量1×108t。     

新场气田易砂堵气藏加砂压裂技术

川西新场气田中侏罗统沙溪庙组J_２ｓ₂¹、J_２ｓ₂³气藏是典型的低渗透致密砂岩气藏，由于地层致密坚硬，施工中经常出现砂堵和泵压异常偏高的情况，导致加砂压裂施工失败。为此，从理论上分析了在该气藏进行低砂比压裂改造的可行性和低砂比压裂优化设计的原则，认为采用常规的压裂技术不能使地层对裂缝的供给能力与裂缝对井筒的供给能力相匹配，从而造成裂缝导流能力的浪费，而低砂比压裂工艺技术克服了常规压裂技术适应性差和施工容易砂堵等技术难题，取得了良好的增产效果和经济效益，在上述气藏的开发中具有良好的推广应用前景。     

示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用

对低渗油藏进行压裂改造时,纵向上砂砾岩大厚层的起裂位置、滩坝砂薄互层支撑剂的铺置位置往往难以准确获得。示踪陶粒技术将非放射性陶粒加入压裂裂缝中,从而改变中子侧井的响应,对比压裂前后中子侧井俘获截面响应,就可以直观掌握裂缝起裂位置和支撑裂缝高度。该技术可操作性强,解释精度高,对于获取裂缝形态、陶粒铺置情况及进行压裂改造效果评价具有重要作用。     

东营凹陷古近系碎屑岩成因类型及特征

东营凹陷在古近纪湖盆演化各阶段发育了不同成因类型的碎屑岩储集体，其沉积相主要是冲积扇、河流、近岸水下扇、扇三角洲、深水浊积扇、三角洲、三角洲前缘滑塌浊积扇以及滨浅湖滩坝，岩石类型主要是砾岩、含砾砂岩、中粗砂岩及粉砂岩。不同成因类型的碎屑岩储集体成分成熟度和结构成熟度差异较大，三角洲河口坝及滨浅湖滩坝砂体成分成熟度和结构成熟度最高。不同成因类型储集体的物性特征不同，河流相、(扇)三角洲前线水下分流河道及河口坝砂体储集物性最好，其次为(扇)三角洲前线席状砂及滨浅湖滩坝砂体，近岸水下扇和浊积扇砂体物性相对较差。图4表4参9     

致密砂岩储层水力加砂支撑裂缝导流能力

裂缝的导流能力对于水力加砂压裂效果影响很大,分析裂缝导流能力影响因素、研究如何增加裂缝导流能力,对于提高压裂增产效果具有重要意义。针对长庆油田安83区块致密砂岩储层的特点,使用Meyer软件对裂缝的各项参数进行模拟预测,考察了支撑剂类型、粒径、铺砂浓度、嵌入以及压裂液残渣对砂岩储层裂缝导流能力的影响,并进行了增产效果预测。结果表明:陶粒的导流能力远大于石英砂和树脂砂;低闭合压力下,粒径越大,导流能力越高,随着闭合压力的增大,大粒径支撑剂导流能力下降幅度较大;不同粒径组合支撑剂的导流能力下降幅度相比较于单一粒径支撑剂要平缓得多;铺砂浓度越高,裂缝导流能力越高;当闭合压力为70 MPa时,支撑剂的嵌入可使导流能力下降30.1%;压裂液残渣可使不同粒径支撑剂的裂缝导流能力出现不同程度的下降;增产倍数与裂缝导流能力成正比,当陶粒筛选目数10/20、20/40和40/60组合且比例为1∶3∶1时,增产倍数最大。在低渗透储层压裂现场应用,增产效果较好。     

考虑接触面积与压差的致密砂岩气藏水相自吸行为

钻完井过程中,水相通过毛管自吸和正压差进入储层,会引起致密砂岩气藏水相圈闭损害,导致储层测井解释错判为水层,阻碍致密砂岩气藏的及时发现和准确评价。为了揭示致密砂岩气藏水相自吸行为,选取典型致密砂岩气藏柱塞岩样,分别模拟了钻开储层时水相接触岩石的岩样端面自吸、裂缝水淹后的岩样浸泡自吸和正压差下的毛管强制渗吸实验,分析了接触面积与压差对致密砂岩水相毛管自吸的影响。结果表明:自吸速率受到渗吸面积与裂缝发育程度的影响,裂缝越发育,接触面积越大,渗吸速率越快,渗吸越易达到平稳阶段;正压差促进岩石毛管渗吸作用,但受岩石物性影响明显,当岩石物性低到一定程度时,渗吸作用主要受到毛管力的控制;裂缝的存在既增加渗吸接触面积,又进一步强化正压差作用,使渗吸能力显著增加。结合实验研究认为,在钻完井过程中,预防致密砂岩气藏水相侵入应以封堵裂缝、控制压差来减少水岩接触面积和水相侵入量为主。      

砂砾岩人造裂缝导流能力物理模拟

由于砂砾岩储集层结构复杂、孔隙度低、非均质性和各向异性强,导致油藏开发具有一定的难度.为了实现砂砾岩油藏的高效开采,进行砂砾岩裂缝导流能力研究.通过分析影响砂砾岩裂缝导流能力的各个因素,从支撑剂含量和砾石含量两方面进行实验,在此基础上研究纤维和支撑剂粒径变化对导流能力的影响.支撑剂在裂缝中的分布方式有3种:与砾石接触、...     

吐哈盆地下侏罗统致密砂岩气藏特征与勘探方向

为进一步明确吐哈盆地下侏罗统致密砂岩气藏特征与勘探方向,开展了吐哈盆地下侏罗统致密砂岩气藏类型、成藏特征、有利勘探方向评价研究。认为吐哈盆地下侏罗统致密砂岩气藏分为背斜构造型、构造—岩性复合型和动力圈闭型3类,构造—岩性复合型致密砂岩气藏主要分布于胜北生气中心及周缘,储集砂体主要为湖底扇砂砾岩和三角洲前缘砂体,综合评价为II类储层,是勘探最有利的气藏类型。研究结果表明：①湖底扇砂砾岩、三角洲前缘细砂岩与构造匹配形成构造—岩性复合型致密砂岩气藏,砂砾岩、粗砂岩的抗压实能力优于细砂岩,粗粒度砂体的储集物性优于细粒砂体;②吐哈盆地下侏罗统致密砂岩气资源量为2 400×10⁸ m³,胜北洼陷是最有利生气中心,勘探潜力大;③三工河组储层可分为4类,位于胜北生气中心的胜北洼陷南部斜坡带、胜北洼陷洼中隆起区、鄯善弧形带三工河组储层主要为Ⅱ类、Ⅲ类储层,是致密砂岩气的主要勘探有利区。