不同脆性致密砂岩裂缝扩展规律实验

岩石的脆性与致密油气储集层压裂改造效果密切相关,但致密岩石的脆性对裂缝扩展规律的影响仍不明确。基于真三轴压裂模拟实验系统,对鄂尔多斯盆地东部3种不同脆性致密砂岩开展了压裂模拟实验,分析了脆性、压裂液类型和层理对裂缝扩展规律的影响。研究表明,山1段致密砂岩脆性最强,长7段致密砂岩次之,盒8段致密砂岩脆性最弱;在层理不发育的条件下,相比于中等脆性的盒8段致密砂岩,强脆性的山1段致密砂岩采用滑溜水压裂形成的单条裂缝扩展更充分,液态CO₂压裂形成的分支裂缝数量更多;在层理发育的条件下,长7段致密砂岩采用滑溜水压裂和液态CO₂压裂形成的裂缝的形态均较复杂;相比于滑溜水压裂,液态CO₂压裂形成的裂缝宽度更小;液态CO₂压裂更适用于脆性较强、层理发育的长7段致密砂岩储集层压裂改造。     

CO_2-水-岩石相互作用对砂岩储集层润湿性影响机理

CO_2注入地层后,与水和岩石相互作用,导致储集层岩石润湿性发生改变,从而影响储集层的渗透性。应用接触角测量、界面张力测量、岩心驱替实验等方法,研究了高压条件下CO_2-水-岩石相互作用对砂岩储集层润湿性的影响,并探讨了岩石润湿性和渗透性之间的关系。结果表明,水在石英表面的静态接触角随着CO_2压力的升高逐渐增大,在CO_2压力为7.2 MPa时达到最大值,然后随着CO_2压力的升高有所减小;水-CO_2界面张力及水在石英表面的黏附功随着CO_2压力的升高逐渐减小,在CO_2压力为7.2 MPa时达到最小值,然后随着CO_2压力的升高而增大;随着水溶液pH值降低,水在石英表面的静态接触角先减小后增大,pH值降低至2.5时,静态接触角达到最大值,pH值继续降低,静态接触角减小;随着水溶液pH值降低,水在砂岩表面的静态接触角先减小后增大,砂岩的水相渗透率先减小后逐渐增大。     

致密砂岩水平井多段压裂裂缝扩展规律

基于真三轴水力压裂模拟系统,开展已压裂缝内流体压力、段间距、射孔参数、水平应力差和水平井段固井质量对致密砂岩储集层多裂缝扩展形态影响的实验。通过岩样剖分和压力曲线特征的类比分析得到以下认识:已压缝处于临界闭合状态时,高水平应力差和小段间距将导致多裂缝合并,而已压缝内高净压力和缝宽不对称分布可能抑制后续裂缝扩展;较大段间距使得后续裂缝处于诱导应力递减区域,降低应力干扰程度;采用大密度深穿透射孔,有利于降低裂缝起裂压力;缝内净压力一定时,低水平应力差将增大水平应力反转程度,增大后续裂缝偏转角度;水平段固井质量较差时,裂缝在井筒与地层结合处起裂,形成纵向缝;各段裂缝起裂压力呈上升趋势,压力增长幅度可达30%;形成横切缝时,起裂后压力迅速下降,延伸压力低;裂缝发生偏转时,起裂后压力波动下降,延伸压力较高,为迂曲窄缝;形成纵向缝时,压力剧烈波动上升,呈现多峰值特征,起裂阶段和延伸阶段区别不明显。     

致密砂岩储层CO2压裂裂缝扩展实验研究

为提高天然裂缝和层理不发育致密储层压裂裂缝的复杂性,基于真三轴压裂模拟实验系统,开展了致密砂岩储层CO₂压裂实验研究,分析了水平应力差、压裂液类型和排量对压裂裂缝扩展规律的影响。研究表明,超临界CO₂压裂形成的水力裂缝形态最复杂,液态CO₂次之,滑溜水压裂产生的水力裂缝形态简单;采用液态CO₂压裂时,低水平应力差（≤3 MPa）有利于提高水力裂缝的复杂程度;液态CO₂压裂的起裂压力相比于滑溜水压裂降低22.1%,超临界CO₂压裂的起裂压力相比于滑溜水压裂降低28.2%;提高排量会加快井筒内流体增压速率,起裂压力升高。实验证明超临界CO₂压裂能够有效提高裂缝复杂性。     

致密砂岩油藏体积压裂裂缝扩展数值模拟研究

体积压裂是提高致密砂岩油藏产量的关键技术。应用有限元和离散元的混合方法建立了体积压裂扩展模型,对长庆油田长7致密砂岩油藏水平井多簇压裂进行了裂缝扩展模拟研究。结果表明,应力差小于4 MPa时有利于体积裂缝形成高于5 MPa时主要形成平面裂缝;天然裂缝密度仅在较低应力差条件下对体积压裂改造效果影响显著;在应力差为3 MPa时增加射孔簇数、降低簇间距,改造面积增加并不显著,簇间裂缝干扰严重,局部裂缝出现合并现象;应力差为5 MPa时,簇间裂缝干扰相对较弱,增加射孔簇利于沟通天然裂缝,提高体积裂缝发育程度和扩大改造面积。     

大庆油田致密砂岩储层压裂裂缝扩展形态实验研究

大庆油田在致密油砂岩储层体积压裂上取得了较好效果,但裂缝形成机理认识不清,制约技术的进一步提高。为了明确大庆松北地区致密砂岩储层裂缝形态特征,采用水力压裂模拟装置,在真三轴条件下对天然致密砂岩岩心进行了水力压裂物理模拟实验,分析了注入压力曲线特征和岩心裂缝形态变化规律。结果表明,裂缝形态主要受水平主应力差控制,层理特征对裂缝形态影响明显;脆性指数及杨氏模量对裂缝形态影响不明显。当水平主应力差小于3 MPa时,储层层理特征越明显,压裂后水力裂缝越容易沟通层理弱面并发生转向,裂缝形态越趋于复杂。     

裂缝-孔隙型致密砂岩气藏水相圈闭损害模式

裂缝一孔隙型致密砂岩气藏具有低孔低渗、高毛管压力、裂缝发育、水湿性、高束缚水饱和度等地质特征.在钻井完井、增产改造及气藏开发过程中,滤液和边底水等侵入会导致气井近井地带舍水饱和度上升,气相渗透率下降,致使发生水相圈闭损害.针对裂缝-孔隙型致密砂岩气藏的地质特征,对裂缝-孔隙网络系统在钻井和开发过程中不同的水相圈闭损害模式进行了研究,探讨了基块和裂缝系统中工作液和边底水侵入导致水相圈闭损害的形成过程和损害机理,提出在钻井、完井、修井、增产改造及开采过程中.通过屏蔽暂堵及欠平衡等技术减少工作液侵入量、优化工作液、增大返排压差、减少界面张力、蒸发或加热降低含水饱和度以及排水采气、均衡开发等措施防治水相圈闭损害.     

构造裂缝对致密砂岩气成藏过程的控制作用

塔里木盆地库车坳陷致密储层中构造裂缝普遍发育,裂缝的形成与分布对致密砂岩气成藏过程具有重要的控制作用。结合前人的研究成果,利用岩心、测井等资料分析库车坳陷依南地区构造裂缝形成时间、发育位置及发育强度,认为构造裂缝形成时间晚于依南2致密砂岩气藏形成时间,裂缝既发育在气藏内部,也发育在气藏的边界,裂缝发育程度具有不均一性。综合分析裂缝时空分布规律以及发育强度,认为致密储层中发育的裂缝对致密砂岩气藏的控制作用主要表现在:①裂缝形成以后,天然气运聚动力发生改变,天然气在裂缝内以浮力为主要的运聚动力,在基础孔隙中则以分子膨胀力为主要的运聚动力;②当裂缝晚期发育,且发育在气藏内部时,裂缝改善了致密储层的物性条件,形成了有利于天然气运聚成藏的优势通道及储集空间;③当裂缝晚期发育,且发育在原型致密砂岩气藏边界时,原型致密砂岩气藏遭到破坏,气藏发生萎缩。     

致密砂岩多段分簇压裂中孔隙压力场对多裂缝扩展的影响

为了研究致密砂岩多段分簇压裂中孔隙压力场对多裂缝扩展的影响,采用300 mm×300 mm×600 mm天然砂岩进行真三轴水力压裂实验,实验过程中采用2套压裂液注入系统分别独立控制2条水力裂缝,实验后将试件连续切片分析实验结果,同时采用三维流固耦合数值模拟方法研究孔隙压力场对水力裂缝扩展的影响。结果表明:在致密砂岩压裂中,由于孔隙压力场的存在,无论是簇内裂缝还是簇间裂缝扩展,当缝间距与裂缝半长的比值较小时,裂缝之间表现为相互吸引;当缝间距与裂缝半长的比值较大时,裂缝之间的相互影响较弱,多裂缝之间未出现相互排斥现象;除缝内净压力、缝间距、应力差外,裂缝周围孔隙压力场也是影响多裂缝扩展的重要因素;孔隙压力的增大减小了有效应力,岩石更容易发生剪切破坏,从而加速了裂缝的非平面、非对称双翼扩展;现场致密砂岩多段分簇压裂应增大簇间和簇内射孔间距,可避免压裂液滤失导致裂缝长度的减小,增大储层的改造体积。     

不同碎屑矿物CO_2参与的水-岩作用效应数值模拟

鄂尔多斯盆地地质历史上的2次烃源充注使得以CO2为主的气体进入砂岩储层,导致储层内发生了以水-岩反应为主的成岩作用,最终使储层发生高度致密化。鉴于储层致密化过程研究对有利储层的评价和预测极其重要,以鄂尔多斯盆地东北部下石盒子组8段致密储层为例,在实测水化学、矿物等数据的基础上,运用岩石学测试分析及数值模拟方法,利用简化的二维地质模型,采用多相、多组分反应溶质运移程序TOUGHREACT,研究不同碎屑矿物条件下,CO2进入储层后所发生的水-岩反应及其对储层孔隙度的影响,确定了最有利于储层致密化形成的碎屑矿物条件。结果表明,长石类矿物溶解所产生的自生高岭石、伊利石及铁白云石是造成储层孔隙度和渗透率减小的主要矿物。绿泥石在CO2-水-岩作用的过程中,极易发生溶蚀,主要产物为铁白云石。碎屑组成中较高含量的含钙矿物对于储层的致密化有重要意义。含钙矿物总体积分数为0.315时,在CO2参与下发生的水-岩反应中,孔隙度最大降幅可达40.0%。     

致密砂岩储层的裂缝预测

川西地区须家河组二段砂岩储层是致密化非均质储层，其成藏模式是“古构造+裂缝改造”。因此，裂缝预测在储层油气预测中具有重要作用。传统的裂缝预测方法（如曲率法）仅仅适用于简单构造地区，对于具有多期次构造运动影响的复杂构造地区，需要使用新的裂缝预测法--“应变法”。用“去断层恢复”、“去褶皱恢复”、“去压实恢复”等方法模拟地层沉积演化逆过程，将地层逐步恢复到无形变时的沉积状态， 并计算不同地质时期地层构造恢复过程中的应变值，作为裂缝分布的控制参数，用地表露头裂缝统计及FMI成像测井数据作为裂缝方向的控制参数，最终达到裂缝预测的目的。使用该方法预测得到川西须家河组砂岩的裂缝分布范围，经过实际钻井的检验证实具有较高的准确性。     

致密砂岩油藏CO_2驱储层物性转变规律

本文在延长油田长6油藏温度(44℃)和不同压力的实验条件下,模拟地层压力逐渐升高后CO2后对该区块储层的影响。结果表明Ca~(2+)随压力的升高而上升,HCO_3~-随着压力的升高先升高再下降,岩石表面因酸性溶蚀微观形太发生了较大改变,孔隙度因先期溶蚀后期沉淀的产生出现了先上升后下降的现象,矿物组分在酸性条件下的变化使岩心的润湿性发生了改变。这些现象的产生都是岩心自身矿物组分的存在和酸性环境相遇而产生的。     

覆压对致密砂岩人工闭合裂缝渗透率的影响

目前低渗透致密油气藏开发主要采用体积压裂技术,形成的大规模缝网中有相当部分次级裂缝未被填砂,在地层受力不均的情况下会发生闭合或者剪切滑移,对储层渗透率改善具有重大影响。采用实验方法研究致密砂岩岩心人工闭合裂缝渗透率随覆压增大的变化规律,结果表明:人工裂缝即使在完全闭合的情况下仍然可以比岩心基质渗透率平均增大950.4倍;裂缝错位后的渗透率也比闭合时的渗透率有所增加,其增大程度与错位程度和裂缝壁面的粗糙度有关,错位程度和粗糙度越大,渗透率增加幅度就越大。实验还表明,覆压增大对人工裂缝闭合和错开时的岩心渗透率影响均不大,在6%范围以内。     

高含水致密砂岩气藏储层与水作用机理

我国多数气藏均具有高含水饱和度特征,储层与水作用机理的认识是指导气藏科学开发的一项重要依据。建立了一套长岩心物理模拟实验方法,分类选择储层基质岩心分别在不同含水条件下,采用湿气开展了气藏衰竭开采物理模拟实验研究,得出了衰竭开采过程中不同渗透率储层实验前后含水饱和度变化特征,发现一项重要的开发机理认识,即不同渗透率砂岩储层与水的相互作用机理差异明显:①水在Ⅰ类、Ⅱ类储层(>0.5×10^-3μm²)内具有较好的流动性,在生产过程中岩心含水饱和度会下降,水会随气体一起产出,说明这类储层即使本身含水饱和度较高或者有外来水时,水也不会在储层中过多滞留从而对气相渗流造成致命影响;②水在Ⅲ类、Ⅳ类储层(<0.5×10^-3μm²)中渗流能力差,如果气藏没有足够大的能量,这类储层岩心的细微孔喉则会对原始孔隙水产生束缚作用,对外来侵入水产生捕集作用,从而导致储层含水饱和度升高,影响气相渗流能力。这一开发机理认识对于指导高含水致密砂岩气藏制订合理工作制度和开发对策具有一定意义。     

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。     

注入水、活性水、CO_2与泾河油田致密砂岩油藏储层配伍性研究

泾河油田长8致密砂岩油藏储层物性差,天然能量开发效果不理想,为此开展了注入水、活性水、CO_2与泾河油田储层配伍性研究,为后期补充能量开发注入介质优选提供依据。结果表明:采用洛河组水源水作为注入水时,与地层水产生沉淀,造成储层渗透率下降;活性水对储层产生轻微损害,与储层配伍性较好;CO_2与地层水配伍性较好,但与原油配伍性差,CO_2的萃取作用造成原油重质组分析出,导致储层渗透率下降严重。根据储层配伍性结果,补充能量介质优选活性水。     

高温高压裂缝性致密砂岩气藏水锁伤害及解除

针对塔里木油田库车山前裂缝性致密砂岩气藏水锁伤害问题,通过室内实验评价、微观机理论证和现场生产分析,在储层高温高压下开展水锁伤害程度和解除措施研究,明确高温高压下的水锁伤害率为7.5％ ～40.8％,伤害程度为无-中等偏弱;添加防水剂只能小幅度降低水锁,不能消除水锁,但水锁可随生产自动解除.对水锁伤害和解除取得的新认识...     

致密砂岩裂缝气藏的地震预测

川西株罗系上溪庙组砂岩气藏极具潜力,但砂岩致密,物性差,储层非均质性很强,常常出现干井或低产井。地震预测是提高高产稳产井命中率的重要手段。我们用百灵油气预测软件系统ＬａｒｋＲＰ２．１等对一块三维地震资料进行反演,提取了纵横波视品质因素Ｑｐ和Ｑｓ＾＊,ＡＶＯ分析中的截斜积ＰＧ及视泊松比差σ＾＊,纵波阻抗、速度及密度Ｉｐ、υｐ、ρ,孔隙率及孔隙压力ψ和ρｐ,以及波形、相关、频谱分析各特征值;进行了关主     

延长油田致密砂岩油藏CO_2驱油机理研究

CO_2驱是提高低渗透油田产量、缓解温室效应的有效途径。针对鄂尔多斯盆地油藏压力系数低、原油轻质组分含量高的特点,通过PVT和最小混相压力等测试分析方法,揭示了低压、低孔、低渗油藏CO_2驱提高采收率主要机理。开展了CO_2注入储层与无机、有机物作用后的沉淀研究,表明CO_2在无机盐溶液中不会形成沉淀堵塞孔隙,CO_2与有机质作用后沉积点高于油藏压力,且注入压力越高,CO_2在地层原油中的溶解能力越强,目标区块CO_2注入后不易形成沥青质沉淀。物模驱替实验结果表明,均质岩心的采出程度明显高于非均质岩心,且随着岩心非均质性的增加,水驱采出程度、气驱采出程度及最终采出程度均明显下降。