天然气水合物开采的关键地质参数敏感性研究

采用TOUGH+HYDRATE数值模拟工具,探讨降压开采方案下天然气水合物藏（无下伏游离气水层）开采的地质参数。以单次单因子敏感性分析方法为基础,在统一变化幅度范围内研究某一储层参数（温度、压力、孔隙度、渗透率、水合物饱和度、地层厚度）的变化在60天短期与5年长期开采中对水合物开采结果的定性影响关系,并以变量敏感度为依据,定量计算储层地质参数对水合物开采评价指标的敏感度值。结果发现,在整个开采周期内,储层温度与分解气体量及产气量之间有较强的相关性;当水合物储层压力增大时,水合物分解气体体积随之减小,而在60天开采中,储层压力增大使得产气量增大,在5年开采中,储层压力的变化对产气量基本无影响,另外,储层压力与产水量之间呈线性增加的关系;水合物总分解气体量、总产气量与孔隙度之间呈负相关关系,但对产气量的变化影响相对较小;渗透率对水合物开采有明显的影响;水合物前期分解气体体积与产水量随水合物饱和度的增大而减小;在60天开采中,水合物厚度越大反而不利于水合物分解,但5年开采中,地层厚度增大,水合物分解量增大。另外,通过对地质参数敏感度计算发现,无论是以哪一开采指标作为水合物开采潜力的评价标准,水合物地层温度、地层压力以及绝对渗透率是三个至关重要的地质参数。     

天然气水合物降压开采中渗透率对低压传递的影响

用降压法开采天然气水合物时,储层渗透率对井中低压的传递有十分重要的影响。在内边界定压,外边界封闭的情况下,建立一维径向数学模型,模拟不同渗透率对井中低压传递的影响。分析表明:当储层的渗透率较高时,储层的渗透性和流体疏导性较好,井中低压可以有效地向储层深部传递;离开采井越近,储层压力下降速率也越快;开采后期,储层压力的最大值接近开采井处的压力。通过数值分析,提出一种增压降压成对压裂作业的方法。通过该方法能够增大储层渗透率,使天然气水合物分解产生的甲烷气体有效的流向开采井。     

高压旋喷灌浆法改造近井储层对海洋天然气水合物降压开采潜力影响研究

该文采用高压旋喷灌浆技术对近井储层进行改造,通过在井壁周围形成高渗透泡沫砂浆旋喷桩,结合降压来提升水合物开采效率。以印度K-G盆地NGHP-02-16站位砂质水合物储层为研究对象,构建近井储层改造强化水合物降压开采模型,利用TOUGH+Hydrate对所提方法的增产效果进行数值分析和定量评价。结果表明：近井储层改造能有效提升水合物降压开采效率;水合物开采效率随旋喷桩改造半径和渗透率的增加而增加,但不受旋喷桩孔隙度的影响;降压幅度增大可进一步提升近井储层改造结合降压开采的增产效果。     

三维实验模拟垂直井和水平井降压开采水合物

为了研究降压法在不同井网布置条件下开采天然气水合物的机理,在水合物三维实验模拟平台中进行了垂直井和水平井降压开采实验,获得了两种布井方式的产气、产水、温度变化和三维温度空间分布情况。研究表明,在该实验条件下,利用水平井开采水合物的平均产气速率是垂直井的1.48倍,但水平井开采的产水量较大,垂直井开采的产水量则很小。三维温度分布图表明,开采过程中全釜的温度同步下降,水合物在反应釜内均匀分解,反应釜四周的温度比反应釜中心温度高,热量从边界向釜中心传递。     

三塘湖盆地西山窑组砂岩油藏体积压裂技术研究与应用

三塘湖盆地西山窑组属于低孔隙度、低渗透率、低地层压力系数的复合圈闭"三低"砂岩油藏,天然产能低,开采难度大。前期直井常规压裂投产效果差,递减快,区块储量未取得有效动用。借鉴非常规油气藏"体积压裂"技术理念,以体积压裂适用的基本储层条件为依据,论证了西山窑组砂岩油藏水平井体积压裂的可行性。结果表明,三塘湖盆地西山窑组砂岩油藏具有石英含量高、岩石脆性指数高、天然裂缝发育等特征,易形成长宽主裂缝和分支裂缝的复杂裂缝网络,具备大规模体积压裂改造的基本要求。根据室内参数优化和现场先导性试验研究,形成了"增加改造段数、减少改造簇数、高排量大规模注入"的水平井"细分切割"体积压裂工艺技术。现场试验9口水平井,有效率达到100%,压后平均单井日产油23.46t/d,相比直井常规压裂提高了93.2%,平均单井累计产油2910.24t。     

天然气水合物降压开采储层稳定性模型分析

储层稳定性是天然气水合物开采所面临的关键问题。本文基于多孔介质流体动力学和弹性力学,建立了天然气水合物降压开采储层稳定性数学模型,包括储层沉降和井壁稳定性分析两个方面,并以墨西哥湾某处水合物藏的基本参数为例,进行了水合物降压开采储层稳定性的模拟计算。结果表明,在水合物降压开采的过程中,孔隙流体压力降低导致了储层的沉降,最大的沉降发生在井壁附近,水合物分解会加剧储层的沉降;降低井孔压力会造成井壁破坏的潜在危险,在井壁附近,周向和垂向应力达到最大处容易发生失稳破坏,地层的水平应力差会增加井壁的不稳定性。     

川西须五气藏完井方式适应性研究

随着勘探开发的不断深入,非常规天然气成为重要的接替资源。四川盆地非常规天然气资源量丰富,须五气藏为典型的砂泥岩互层致密非常规气藏,有效的完井方式是气藏实现提高单井产能、提高气藏可采程度的重要保障。国内外非常规气藏水平井主要采用多段压裂技术、降阻水压裂技术、同步压裂技术,开发效果显著;研究表明,基质裂缝、裂缝网络渗透率、水力裂缝间隙、水力裂缝传导率、岩石压缩性、水力裂缝半长、自然裂缝孔隙度,对页岩气水平井产能影响较大,钻井过程中要对近井地带的基质渗透率、裂缝网络渗透率和自然裂缝孔隙度进行保护。川西须五气藏储层脆性矿物含量与美国其他页岩气相当,同时储层具有天然裂缝发育的特点,完井方式需要考虑储层改造工艺、最大程度上实现缝网压裂的目的;通过深入研究,优选出川西须五气藏完井方式,优选套管射孔完井方式,采用水平井+多段水力压裂和储层改造完井方法进行开发。     

天然气水合物储层水力压裂研究进展

天然气水合物是一种广泛分布于海底地层中重要的未来战略能源,但在开采过程中,由于水合物储层介质颗粒粒径较小,孔隙多被固态水合物占据,储层渗透率低,制约着天然气水合物开采的产业化进程。当今水力压裂技术已广泛应用于低渗透油气藏的增产作业中,本文总结了近年来国内外对天然气水合物储层应用水力压裂技术的研究现状,从压裂实验、数值模拟和压裂液等方面进行了讨论。结果表明,水力压裂可以创造人工裂缝,扩大水合物解离面积,提高储层渗透率和天然气产量,有利于商业开发。储层的脆性响应问题、开发新型压裂液以及压裂对水合物储层地质安全的影响,都是水合物储层水力压裂研究亟待解决的问题。     

水合物藏定质量流量转定井底流压开采规律研究

天然气水合物资源潜力巨大，降压法是水合物资源开采最有前景的方法。本文提出了定质量流量转定井底流压生产的降压开采模式，使用数值模拟方法研究了此模式下水合物藏的气水生产动态和物理场的变化规律。结果表明：（1）定质量流量生产阶段的产气速率约为定井底流压生产阶段的3倍；对于分解气速率，定质量流量生产阶段与定井底流压生产阶段相当，但在定井底流压生产阶段后期分解气速率上升幅度近200%；产水速率在定质量流量生产阶段和定井底流压生产阶段整体较为稳定。（2）储层的压力场、温度场和水合物饱和度场的变化有相似的规律，随时间增加，低压、低温和低水合物饱和度范围均以井筒为中心不断扩大。（3）本文降压生产模式的总体开发效果介于单一的定质量流量生产和定井底流压生产之间，具有较高的产量，且能够较好地保持地层能量。     

天然气水合物储层渗透率研究进展

天然气水合物是清洁、高效、储量巨大的未来最具潜力资源之一,而储层的渗透率是影响水合物资源开采时产气效率的重要参数。目前,国内外对天然气水合物储层的渗透率进行了大量的研究并取得一定进展,本文从数值模拟、储层现场探井、实验研究等方面全面回溯,分析总结了孔隙度、饱和度、应力应变情况等对储层渗透率的影响,讨论目前储层渗透率研究存在人工合成水合物沉积物与自然储层存在差异,不同多孔介质形成的水合物沉积物应力敏感性不同,多相渗流研究不够充分,储层渗透率改造研究不足等问题,对未来的研究方向提出了展望。     

海域天然气水合物钻探研究进展及启示:储集层特征

本文基于世界范围内天然气水合物勘探的研究成果,系统回顾和总结了含水合物的沉积体类型,即水合物的储集体。根据水合物的实际分布和产出特征,将水合物藏划分为非渗透的细粒泥质沉积物中浸染状水合物、含裂隙的细粒泥质沉积物中裂缝充填型水合物或结核结壳型水合物、流体喷口附近海底浅表层水合物、粗粒砂质沉积物中孔隙充填型水合物四类。其中细粒沉积物孔隙度较小,渗透率较低,水合物饱和度低,开采难度大;流体喷口附近浅表层水合物分布范围十分局限,开采风险大;裂缝充填型水合物的分布主要受活动断层或微裂隙的控制,其形成机制和原位资源量仍不清楚;粗粒沉积物孔隙度较大、渗透率较高、水合物以高饱和度的孔隙充填型为主,矿体展布集中、开采难度较小。根据水合物原位资源量和开采难度,它们分别自下而上位于水合物资源金字塔的底部到顶部。以水合物油气系统思想为指导,寻找砂体中的水合物藏是现在和将来水合物勘探的重要方向之一。     

页岩气钻采技术综述

页岩气开采已成为全球资源开发的一个热点。页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率,开采寿命长,生产周期长,采收率变化较大,且低于常规天然气采收率。不同于常规天然气的开采特点决定了页岩气开发具有其独特的方式。水平井技术对于扩大页岩气开发具有重大意义,水平井的成本一般是垂直井的1～1．5倍,而产量是垂直井的3倍左右。水平井技术结合geoVISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术可进行更高效、更合理的开采。压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式。清水压裂技术用于产生更密集的裂缝网络,形成额外的渗透率,使气体能更容易流向井中,从而生产出大量地层天然气;多层压裂技术常常用于垂直堆叠的致密地层的增产：重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝,从而增加裂缝网络,提高生产能力;还有最新的同步压裂技术。即同时对两口或两口以上的井进行压裂。这些压裂技术结合室内实验和测井技术,使得页岩气具有更大的发展潜力。     

海洋天然气水合物开发产能及出砂研究

海洋天然气水合物多分布在深水非成岩储层,其开采过程中易出现泥砂运移（出砂）的情况且难以避免,然而出砂条件下的水合物产能估算偏差较大。本文通过室内海洋水合物降压开采出砂实验数据和海洋水合物试采公开资料,首次推导了出砂条件下现场尺度海洋水合物储层产能情况：在相当于1 200 m水深覆压、30.5 m厚的水合物细砂储层和7寸垂直井不防砂的情况下,得到最大产气速率4.63 ~ 14.1 m³/s,折合40.01×10⁴ ~ 121.84×10⁴ m³/d,综合出砂率0.16% ~ 10.74%;泥质储层在不防砂垂直井和水平井单个半径12 mm射孔下,其最大产气速率达到79.95×10⁴ m³/d和170 m³/d,但其综合出砂率是灾难性的。由于时空限制,产气速率、综合产能和出砂率还有很大提升空间,在平衡综合出砂率（控砂精度）和产气效率（产能）的情况下,有望达到产业化规模。本研究为合理估算出砂条件下的海洋天然气水合物产能提供支撑。     

玛北致密砂砾岩油藏水平井压裂产能影响因素研究

压裂井的产能影响因素研究可为压裂设计指明参数优化方向。以玛北油藏为例,采用E-Stim Plan软件对油藏产能进行预测,并在此基础上分析了影响产能的主要因素,得到下列结论:压力系数对产量的影响非常大,应优选压力系数高的区域开展钻井压裂工作;环玛湖砂砾岩储层都有不同程度的压敏现象,大大影响了产量;在目前的储层条件以及分级压裂级数要求下,完井方式对产量影响不大;随着裂缝长度的增加,产能相应增大,但到达一定的长度之后,长度增加对产能增加的贡献量减小;当储层地下渗透率为0.1m D时,长期导流能力在130~160m D·m为优;20~40目陶粒、覆膜砂满足有效应力30MPa下导流能力为130~160m D·m的要求;水平段越长,产量越高,而水平段长度的选取受其他诸多因素限制;当储层地下渗透率为0.1m D时,700m水平段长优选的裂缝条数在14~16条之间;在支撑剂容易沉降的储层,裂缝容易向上延伸有利于产层整体导流能力的提高,反之则不利于整体导流能力的提高。     

含水合物沉积物的渗透率实验研究

天然气水合物储层的渗透率是影响水合物开采时气、水运移的关键,也是水合物开采潜力评价、资源评价、开采工艺选择等需要了解的关键参数.目前,国内外学者对天然气水合物储层的渗透率进行了一定的研究并有了初步认识.但是,对于围压、轴向压力、水合物饱和度、赋存模式等对水合物沉积物渗透率的影响机制和机理还不清楚.本文在自主设计的水合物...     

致密气藏试井

由于技术的进步，较高的能源价格和常规气藏中储量下降，油气公司开始考虑开发致密（低渗透）气藏中大储量圈闭的可行性。对这些低渗透气层进行常规试井，通常导致过差估计重要的油藏参数，例如，原始油藏压力、渗透率、有效裂缝长度、裂缝导流能力和产能．本文的目的是评价应用于不同类型致密气层的特殊测试方法，讨论为什么传统的测试方法很少成功，井找到适合于致密气藏的测试和分析方法。我们将考虑短时测试，主要目的是获得原始气藏压力，次要目的是确定渗透率和表皮系数。流入动态测试，裂缝校正测试和地层流测试将会被考虑，这些测试的应用性通过人造的和现场实例进行展示．     

地层应力敏感性对脱砂压裂油井产能动态预测的影响分析

压裂工艺已经成为油井增产的主要措施,对油井压裂效果的评价也日益重要。作为压裂效果评价的组成部分,生产动态预测研究受到越来越多的重视。端部脱砂压裂是疏松砂岩油气藏开发的一项新技术,对该类油藏进行压后产能模拟预测具有重要作用。在传统渗流理论的基础上,除考虑重力、毛管力、井壁污染等因素外,通过引入疏松砂岩油藏渗透率、孔隙度,建立新的脱砂压裂井三维两相生产动态预测模型。利用该模型,研究疏松砂岩油藏应力敏感性对压裂油井产能动态预测的影响,可知:油藏应力敏感性显著影响油井压后生产动态;地层渗透率和孔隙度越大,其应力敏感性对油井生产动态的影响也越大;但孔隙度变化对压后产能的影响小于渗透率变化的影响。渗透率是油藏应力敏感性因素的主要影响参数。通过与压裂井实际生产曲线对比,显示该模型符合率较高,能够比较真实、准确的预测油井压后生产动态。     

异常高压变型介质气藏数值试井研究

异常高压气藏往往存在着应力敏感，在开采过程中，随着累积采气量的增加，地层压力下降，孔隙度渗透率下降，逐渐影响到气田的开发与管理。本文从异常高压气藏的渗流机理入手，建立异常高压气藏应力敏感数值试井模型，采用差分法求解，得到了异常高压气藏开采的压差、压力导数典型曲线。有利于指导异常高压气藏开发方案的部署与优化，具有重要的理论意义和实际意义。     

产能剖面测试技术在常压页岩气开发中的应用

安场向斜常压页岩气井生产时间相对较短,对其生产规律的认识相对薄弱。为了给后期井位部署、井眼轨迹设计、压裂工艺及规模、排采制度优化提供科学量化依据,基于分布式光纤温度及声波测量(DTS+DAS)原理及其配套工艺技术,对测试井产能剖面测井资料进行解释分析,计算出9mm油嘴稳定生产制度下的各段簇产气量、产水量以及产气、产水贡献率,结合钻井、录井、测井、压裂、试气等基础资料,对比分析测试井的产出规律及其影响因素。分析结果表明,各段产气量与加砂强度、用液强度呈正相关,线性相关率分别为28.45%和30.01%;各段产气量与射孔簇开启率正相关关系明显,线性相关率为65.51%;各簇产气量与随钻气测全烃值及总有机碳含量呈正相关,线性相关率分别为37.97%和24.12%;产气量与含气量、孔隙度、渗透率等其他地质参数也具有一定的线性相关性。产水量与用液强度、射孔簇开启率呈正相关,孔隙度、渗透率较高的层位产水量比较高。建议后期同区块水平段钻井穿行轨迹的设计应选择随钻全烃值相对较高、有机碳含量高、孔隙度相对高、渗透率较高的优质页岩层。     

天然气水合物气藏开发技术探讨

天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源，开发天然气水合物资源，对我国宏观能源战略决策和可持续发展具有重大的现实意义。文章概述了天然气水合物气藏的特点和国外水合物气藏勘探项目的进展．对热激发技术、降压技术和化学试剂技术等3种技术进行了对比分析，并着重研究了微波加热技术和CO2置换技术。微波加热技术的优点是作用速度快、设备简单、灵活性高、不会对储层造成任何污染。CO2置换技术的优点是利用天然气水合物生成和分解的机理，不仅考虑了经济地开采资源，并且还提出了在开采后消除对海底环境产生有害影响的对策。