页岩气藏采收率计算方法探讨

中国页岩气资源丰富,开发潜力巨大,但勘探开发时间较短,现阶段页岩气采收率资料的获得难度仍然较大。通过借鉴煤层气藏和低渗透气田采收率的标定方法,对页岩气藏采收率各种计算方法进行分析探讨,认为现有方法在一定程度上均存在其局限性。结合页岩气藏特殊地质情况,运用物质平衡原理,利用气体状态方程和等温吸附曲线,对传统容积法进行修正,提出一种适用于页岩气藏采收率计算的新方法,达到了既操作简单,又能够对页岩气藏采收率进行精确计算和预测的目的。     

压驱技术高压降吸附提高采收率机理

以大规模压裂为基础的“压驱”技术,应用于特高含水老油田取得了显著的提高采收率效果。为进一步明确压驱技术对压驱剂驱油效率的影响,对高压作用下其在储层多孔介质表面的吸附损耗展开研究。通过开展常压/高压动态吸附实验,对比分析压驱过程压驱剂在岩心表面动态吸附量变化情况;结合常规压汞和扫描电镜测试,阐明了高压降吸附机理;通过反向压驱物理模拟实验,明确了高压降吸附作用对压驱提高采收率的影响。研究表明,压驱剂在岩心表面的动态吸附量随驱替压差升高而呈现降低趋势;驱替压差分别为0.5 MPa、1.0 MPa、1.5 MPa条件下,压驱剂在岩心表面的动态饱和吸附量分别可较驱替压差为0.1 MPa时降低40.67%、62.17%和72.38%;高压作用下岩心孔隙结构发生改变,平均孔隙半径增加,流体渗流阻力降低,渗流速度升高,压驱剂在岩心表面的动态饱和吸附量降低;高压降吸附作用可提高压驱剂驱油效率,为常压条件下的1.96倍;因此,压驱过程中高压作用可有效降低压驱剂在地层内的动态吸附量从而提高驱油效率。研究成果对压驱技术矿场应用阶段进一步提高采收率具有重要的指导意义。     

表面活性剂吸附-解吸行为提高化学驱采收率

进行了表面活性剂/碱段塞岩心驱替实验,分析了不同阶段采出水中碱、表面活性剂的浓度,并且监测了油/水界面张力的变化.结果表明,存在混合表面活性剂的色谱分离现象,且该现象对油/水界面张力有一定影响.实验发现表面活性剂/碱段塞驱替后,吸附滞留在岩心孔隙中的表面活性剂能够解吸回后续注入水中,并且解吸的过程持续了很长一段时间.虽然,解吸回后续注入水中的表面活性剂浓度很低,但在一定的碱浓度下,可以得到超低油/水界面张力值.岩心驱替实验结果显示,通过解吸的表面活性剂和碱之间的协同作用,加碱的后续水驱可在原碱/表面活性剂段塞驱的基础上提高采收率13%.因此,利用含有解吸表面活性剂的后续水驱可以提高化学驱的驱油效率,降低驱油成本.     

凝析气藏注CO2提高采收率机理物理模拟

为深入研究凝析气藏注CO₂提高采收率机理,应用室内实验手段开展了CO₂对凝析气藏流体物性的影响实验。结果表明：注CO₂降低了凝析气的露点压力,降低幅度随注入量增加越来越大,注入0.4倍时的下降幅度达到了15.42%;CO₂注入倍数较小时,对凝析油以溶解、降黏、膨胀作用为主,凝析油膨胀体积的增量是萃取产出凝析油体积的9倍以上,溶解气油比和相对密度随注入倍数增加而增加;CO₂注入倍数较高时以萃取作用为主,生产气油比迅速增加,凝析油相对密度越来越大,采出程度达83%以上。在实际地层条件下,注CO₂开发,在远井区主要发挥降低露点压力的作用,并将露点线向产出井推移;在过渡带初期以溶解膨胀为主,压缩了该区带范围,后期主要为萃取作用,将液动线向产出井推进,缩小了近井带范围;在近井带初期主要为驱替作用形成气流通道,中后期主要为溶解、膨胀、携带和萃取作用。综合以上,凝析气藏注CO₂开发压缩了气液两相区,可大幅提高凝析气藏采收率。研究成果为凝析气藏的注CO₂开发和技术推广提供了重要的技术支撑。     

注CO2提高气藏采收率

通过大量文献调研，概述注CO2提高气藏采收率（EGR）。注CO2提高气藏采收率的主要方法，是剩余天然气恢复压力法——将CO2高压注入地层并恢复地层压力。在地层条件下，CO2一般处于超临界状态，粘度大大高于甲烷粘度，密度远大于甲烷。随着注入量的增加，使CO2向下运移可稳定地将甲烷驱替出采出井，并具有避免沉淀和水侵发生的优点。文献表明，CO2纯度与注入气体扩散系数成反比，扩散系数小，天然气采收率高，CO2含量为99．433％的注烟道气可提高采收率至88％-90％OGIP，效果最佳。CO2扩散系数、在水中的溶解性、注入时间及注入速率对提高采收率均有不同程度的影响。     

超临界CO2驱提高致密油藏采收率实验研究

针对玛湖地区致密油藏衰竭式开发后期采油速度快速递减的问题,提出利用超临界CO₂驱替开发致密油藏的研究思路,通过开展超临界CO₂萃取致密油实验、最小混相压力实验及长岩心驱替实验,探究了超临界CO₂驱替提高致密油采收率的作用机理、开发特征及影响因素,优选了注气速度、CO₂转注时机等重要操作参数。实验结果表明:CO₂萃取轻质组分能力随萃取次数的增加而减弱;注气速度对最终采收率影响较大,最优注气速度为0.10 cm³/min;原油与超临界CO₂最小混相压力为34.18 MPa;当前油藏压力条件为最佳CO₂转注时机。该研究成果对致密油藏高效开发具有一定指导意义。     

低渗致密气藏注超临界CO2驱替机理

为了提高低渗致密气藏采收率,探索研究将CO₂注入气藏中,实验与数模相结合论证超临界CO₂驱替天然气的驱替机理。首先,通过超临界CO₂-天然气相态实验研究CO₂与天然气混合规律。平衡相行为实验定量测定了储层条件CO₂与天然气的物性参数,结果表明CO₂与天然气的物性差异有利于CO₂驱替天然气提高采收率以及封存。超临界CO₂-天然气扩散实验论证了CO₂与天然气混合过程中驱替前沿的混合程度,结果表明CO₂在天然气中的扩散度不高,可形成较窄的互溶混相带,实现CO₂有效驱替。在分析了CO₂与天然气混合特征的基础上,开展致密储层CO₂驱替天然气长岩心驱替实验。实验结果表明,CO₂提高天然气采收率12%,超临界CO₂驱可有效提高致密气采收率。最后,以相态及驱替实验为基础,应用数值模拟方法,建立了长岩心模型,单注单采倾角机理模型及背斜模型,系统证实了超临界CO₂驱替天然气的驱替机理。通过分析认为,CO₂与天然气驱替前沿部分混溶,一方面保持了气藏压力,另一方面超临界CO₂沉降在气藏圈闭下部形成“垫气”提高了天然气采收率。从实验及数值模拟两方面系统论证超临界CO₂的驱替机理,为探索注CO₂提高天然气采收率选区评价奠定了基础。     

底水砂岩气藏注CO2驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO₂已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO₂驱及CO₂埋存协同开发的研究较少,气态CO₂和超临界态CO₂驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO₂驱提高采收率及CO₂埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO₂驱适宜度评价,提出了X气藏CO₂驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO₂驱提采机理和效果,最后对注CO₂驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明：(1) X气藏适合进行注CO₂驱,注CO₂提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO₂浓度达10%～20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10⁴ m^...     

致密砂岩气藏注CO2提高天然气采收率微观机理

中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO₂是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO₂驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO₂-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO₂-EGR的微观渗流机理,并明确了CO₂-EGR的主控因素。研究结果表明：(1)驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;(2) CO₂-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO₂-CH₄的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;(3)注入的CO₂可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH₄良好的混相能力能促进沟通分...     

页岩油藏注CO2提高采收率开发研究现状及展望

实现非常规页岩油藏高效开发可以解决常规油气资源剩余储量短缺问题,保障我国能源安全具有战略性重要意义.根据页岩油藏储层基本特征,分析了页岩油藏不同提高采收率方式的可行性,认为注CO2方式更加适合页岩油藏.在实现双碳目标(碳达峰、碳中和)的背景下,注CO2一方面有效提高页岩油藏采收率,一方面有利于推动碳捕获、利用与封存(C...     

倾斜油藏水气交替驱提高采收率机理研究

以冀东油田柳北大倾角油藏为原型建立了剖面地质模型,在流体相态拟合基础上．应用数值模拟技术讨论了地层倾角、油层厚度、地层压力、注入速度、气水比等参数对倾斜油藏水气交替驱开发效果的影响。结果表明,倾角的存在可显著提高水气交替驱开发效果,模型中倾角15°时提高采收率比无倾角时大6．18％;对于倾斜油藏。油层厚度越大对水气交替驱越有利．而无倾角时,规律相反;通过控制注入速度,倾斜油藏水气交替驱在较低的适宜压力下也可获得较好的开发效果;此外注入速度、气水比等对倾斜油藏水气交替驱的影响与无倾角时规律不同且均存在最佳取值。     

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

页岩气在矿物孔隙中的微观吸附机理差异性研究

针对页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理差异性,采用巨正则蒙特卡洛分子模拟方法(GCMC),利用Material Studio 软件模拟页岩气体在3种矿物(干酪根、黏土矿物、石英)孔隙模型中的赋存状态,研究页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理。结果表明:不同类型矿物的吸附能力按大小依次为干酪根、黏土矿物、石英;有机质、黏土矿物和碎屑矿物吸附能力产生巨大差异的主要原因是气体在不同矿物表面的吸附位特征(吸附质气体分布密度和吸附强度)显著不同;深入理解页岩气在不同矿物孔隙中的吸附机理差异对客观评价吸附气含量至关重要。该研究可为今后预测不同地区页岩气吸附能力提供理论基础。     

页岩储层超临界CO2增透规律实验

为研究超临界CO2对页岩储层的增透效果,利用自主研制的岩石三轴渗流实验装置,开展超临界CO2注入页岩储层增透规律研究.研究结果表明:页岩储层CH4渗透率随孔隙压力增加呈负指数变化,页岩样品注入超临界CO2后增透效果显著,CH4渗透率最大可提高103.98％(3号样品);恒温条件下,注入压力为9.0 MPa时超临界CO2...     

聚合物驱后油藏提高采收率技术研究

根据室内实验和现场试验效果分析了聚合物驱后油藏进一步提高原油采收率的技术潜力。室内驱油实验表明,聚合物＋表面活性剂二元复合驱提高采收率为17．6％～20．1％,提高采收率幅度高于单一表面活性剂驱（3％左右）和单一聚合物驱（11％～15％）,高于表面活性剂驱和聚合物驱二者之和,优于同等经济条件下聚合物驱的效果。孤岛中一区Ng3～6和孤东六区聚合物注入完成后接着实施二元复合驱,综合含水进一步下降,日产油量明显增加。聚合物溶液中加入粘弹性颗粒PPG（PreformedParticleGel）后,体系从偏粘性转变为偏弹性,具有较强的剖面调整能力。2009年2月在聚合物驱转后续水驱多年的孤岛中一区Ng3单元实施聚合物＋PPG驱,注入压力上升了1．4MPa,油层纵向非均质性明显改善,纵向各层吸水趋于均匀。     

涠洲11-4油田水驱后注气提高采收率预测方案评价

针对涠洲11-4油田主力油层——角尾Ⅱ油组换大泵提液、开发东区和高含水井侧钻等主要措施增产效果不理想的问题,以涠洲11-4油田生产历史数据为基础,通过对国内外大量文献的调研,利用建立的等效模型对涠洲11-4油田注气提高采收率方案进行了预测。结果表明,连续注气、间歇注气及水气交替这3种开发方案的开发效果较差,而泡沫驱方案增油效果明显,建议积极开展泡沫驱进一步实验和研究工作。     

Enhanced Recovery of Crude Oil From Shale Formations by Gas Injection in Zipper-fractured Horizontal Wells

The zipper-frac technique is implemented in two adjacent horizontal wells to maximize the exposure of shale rocks. The hydraulic fractures are propagated in a manner in which they are connected with natural fracture network to improve the fracture complexity. In this study, the authors exploit the advantage of stimulated fracture complexity to access more of the hydrocarbons trapped in very low permeability of shale matrix. The recovery process efficiencies by cyclic CO₂ injection and CO₂ flooding in zipper-fractured horizontal wells are compared. The role of diffusion recovery mechanism in recovering oil from fractured shales will be discussed.     

龙马溪低电阻率页岩含气饱和度计算研究

A井龙马溪-五峰组岩气层段电阻率值相对较低,较低的电阻率往往会导致利用电法测井信息的Archie等公式计算获得的含气饱和度远远低于实验分析值。为提高页岩气层关键参数的计算精度,开展了利用非电法测井信息计算含气饱和度的3种方法研究:中子密度交会法计算含气饱和度、总有机碳含量经验模型法计算含气饱和度、元素测井体积组分法计算含气饱和度,并进行比较分析,其中元素测井体积组分法效果最佳,其他2种方法视测井资料条件也能满足计算精度要求。     

莺歌海盆地深层高含CO2高含水气藏气相渗流机理

南海莺歌海盆地深层气藏具有高温、高压、高含水和高含CO₂等典型特征,其渗流机理十分特殊。为揭示该类气藏渗流特征,剖析产气能力的影响因素,通过搭建超高温高压长岩心驱替实验系统来模拟实际储层的温压条件,开展不同含水条件及不同CO₂含量下的气相渗流实验。研究表明:该类气藏渗流特征可划分为产生启动压力、低速非达西渗流、达西渗流和偏离达西渗流4个阶段;束缚水会引起低速非达西渗流,可动水会导致启动压力产生,且束缚水在高压差下会转为可动水,导致气相渗流偏离达西渗流,形成或加剧气水两相流动,降低高压差下气相渗流能力;气组分中CO₂不仅会导致低速非达西渗流阶段时间延长,高含量下还会促进束缚水转为可动水,形成启动压力,并使高压差下偏离达西渗流阶段提前到来。因此,此类气藏含水饱和度和CO₂含量的增加均会抑制产气能力,应严格控制气藏生产压差,避免低速非达西渗流和高压差下偏离达西渗流产生。研究结果可为该类气藏的高效开发提供理论依据。     

深层页岩气储层岩石力学特性及对压裂改造的影响

赋存深度对页岩储层岩石力学特性具有显著影响.研究深层页岩的形变破坏机理,获得赋存深度对岩石力学参数的影响规律,能够为页岩油气开发提供至关重要的基础参数.采用不同深度页岩岩样系统开展了岩石力学实验,分析了深层页岩的关键力学性质,得到了其强度参数及形变模量的变化规律.结果表明:深层页岩在力学强度、抗形变破坏能力、破裂方式等...