致密砂岩气藏水相圈闭损害自然解除行为研究

致密砂岩气藏的高毛细管力及强水湿性使其易产生水相圈闭损害,影响气藏及时发现、准确评价及经济开发。目前消除水相圈闭的物理化学方法,由于可能诱发其他储层损害,应用尚受到限制。选取鄂尔多斯盆地渗透率小于0.1×10^-3μm²、介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间和大于0.3×10^-3μm²的致密砂岩岩样,利用氮气在恒定高压差与递增压差驱替原地有效应力下饱和模拟地层水岩样的实验,揭示致密砂岩水相自然返排行为。结果表明：随着时间增加,含水饱和度逐渐下降,渗透率越高,含水饱和度降低幅度越大,残余水饱和度越低;渗透率介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间的岩样,在前150h递增驱替比恒定高压差驱替含水饱和度降低慢,但水相返排率更高。分析表明,致密砂岩水相圈闭损害严重,孔隙结构、渗透率和压力梯度是影响水相返排的重要因素,孔喉非均质性强的储层宜采用递增压差驱替的方式;水相返排过程包括驱替和蒸发2个阶段,当气相在不同孔喉中形成渗流通道后,可适当提高压差加速水相蒸发。     

致密砂岩毛管力曲线计算相渗的分形维数方法

致密砂岩相渗曲线在模拟致密油形成,以及油气田勘探开发中具有重要作用,而由于渗透率极低难以实验测得。为此,利用致密砂岩岩心压汞数据,通过分形理论并经过归一化和非标准化计算得到典型致密砂岩油驱水相渗曲线。研究表明:致密砂岩岩心lgpc与lgS线性拟合程度高,具有很好的分形性质,分形维数分布在2.536~2.734;得到的相渗曲线束缚水饱和度高达70%,两相流动区窄,总有效渗透率低,表明两相渗流情况复杂;计算的相渗曲线与实验测得的油驱水的相渗曲线比较接近,所以可用于致密油运移和聚集过程的数值模拟研究。研究成果为高效开发致密油气藏提供了重要理论基础。     

致密砂岩气藏水相圈闭损害实验研究及应用

致密砂岩气藏已成为当前油气勘探开发的重点，但水相圈闭损害严重影响其勘探开发效益。鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏具有低孔低渗、低压、高毛管力、高有效应力、低初始含水饱和度、天然裂缝一定程度发育和粘土矿物丰富多样等特征。对塔巴庙致密砂岩气藏地质特征和水相圈闭损害机理的研究表明，致密砂岩气藏潜在水相圈闭损害严重，并通过典型致密砂岩岩样的毛管自吸实验和水相圈闭指数APt实验评价证实水相圈闭损害的严重性。毛管自吸实验揭示出，物性越好、初始含水饱和度越低的储层更易发生自吸诱发的水相圈闭损害。综合地质特征和实验结果，分析了塔巴庙地区应用屏蔽暂堵钻井完井液防止水相圈闭损害而促使盒2＋3段高产气藏及时发现的原因。     

考虑渗透压的致密砂岩储层渗吸半解析数学模型

为定量表征渗透压对致密砂岩储层渗吸置换效果的影响,基于毛管压力函数及渗透压方程,建立考虑渗透压的致密砂岩储层渗吸半解析数学模型,用于计算最终渗吸置换率、渗吸稳定时间、水相饱和度及矿化度的沿程分布等参数。对渗吸液矿化度、水相和油相最大相对渗透率、水相和油相相对渗透率系数、油水粘度比等参数进行敏感性分析,并与岩心实验结果进行拟合,以校正模型参数。研究结果表明:储层内流体与渗吸液矿化度差越大,渗吸置换作用越显著,渗透压主要影响渗吸置换中段位置;对渗吸效果影响从大到小依次为水相相对渗透率系数、水相最大相对渗透率、油水粘度比、油相相对渗透率系数、油相最大相对渗透率;油水粘度比对矿化度分布影响最为显著,水相相对渗透率系数及水相最大相对渗透率主要影响推进前缘段矿化度分布,油相相对渗透率系数及油相最大相对渗透率对矿化度分布几乎没有影响;模型渗吸置换率校正系数约为0.7;渗吸稳定时间校正系数与水相最大相对渗透率呈较好的线性相关。     

致密砂岩储层毛管自吸微观分布特征

致密砂岩储层具有孔喉细小、强亲水、微裂缝发育等特征,在较大的毛细管力作用下,储层极易发生毛管自吸现象。为了揭示自吸水在孔隙网络中的微观分布,选取川西蓬莱镇组致密砂岩,开展模拟地层水条件下的垂直自吸实验,并运用核磁共振技术对致密砂岩自吸过程中的流体分布以及变化规律进行研究。结果表明：在自吸持续5min时,自吸水主要集中在0~0.1 μm的纳米级孔隙中,占比高达84%以上。随着自吸时间的延长,分布在0~0.1 μm的纳米级孔隙中的自吸水占比逐渐下降,分布在0.1~1 μm的亚微米级、1~10 μm的微米级孔隙中的自吸水占比逐渐上升,其中0.1~1 μm的亚微米级孔隙中自吸水的最大上升幅度从11%上升到25%;半径大于10 μm的微米级孔隙数量较少,毛细管力作用极弱,导致该部分孔隙中的自吸水充满程度较低,最大占比仅为1.95%,自吸水占比没有明显的上升或下降趋势。在不考虑外部正压差作用时,毛管自吸现象会优先发生在纳米级孔隙中,孔隙半径、孔隙类型、不同孔隙半径占比、含水饱和度等是影响毛管自吸微观分布特征的主要因素。     

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     

苏西致密砂岩气藏产水机理与渗流规律研究

苏里格西区低渗致密砂岩气藏具有高压、低产气、高产水的特点,区块自投入生产开发以来目前面临气井产水现象严重,大量生产井积液减产甚至停产的突出问题。本文通过研究目的层微观孔隙结构尺度下的储层产水机理,揭示致密砂岩气藏渗流规律,确定影响储层产水的主控因素,结合研究区储层静动态特征提出有效的生产开发对策。研究结果表明,苏西主产水型为自由水和可动束缚水,渗流规律由生产压差直接控制,区块开发应当保证控压与控水相结合的原则,尽量避免应力敏感性及水锁效应的发生。气井在投产时应合理配产,控制生产压差,防止由于生产压差过大束缚水转变为可动水、产水量增大的情况出现。     

致密砂岩气藏启动压差与可动水变化规律实验研究

长庆苏里格致密砂岩气藏储层岩石渗透率低、含气丰度低、含水饱和度高,受致密储层岩石孔隙喉道细小和孔隙喉道处所形成的连续水化膜的影响,气体的有效渗流空间会明显减少,引起孔隙中气、水赖以流动的通道变窄,储层中出现水锁、贾敏现象严重,从而降低了气体的有效渗透率,严重影响致密气藏产能。影响因素主要包括致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等。以长庆苏东地区致密储层P1s、P2h岩心为例,运用可精确计量气水流动过程中微量流量的致密储层岩心渗流物理模拟实验研究方法,探索了致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等特殊物理性质变化特征,为深入研究致密砂岩气藏复杂的气水两相流渗流特征及储层产能评价奠定了理论基础。     

裂缝性致密砂岩气藏入井流体伤害规律

塔里木克深区块裂缝性致密砂岩储层具有埋藏深,孔隙度、渗透率低,裂缝发育,非均质性强等特征,不经过压裂增产措施难以达到工业开采价值。钻完井以及增产改造过程储层与工作液及其所携带的固体颗粒相接触,容易引起储层渗透率降低,从而导致产能降低。以人工劈缝的储层岩心为评价岩心,使用储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对裂缝性致密砂岩储层钻井液/压裂液损害进行了评价。实验结果表明,在围压低于4.5 MPa的情况下,模拟裂缝岩心渗透率保持不变,模拟裂缝岩心渗透率与缝宽呈三次方关系;随着裂缝宽度的增加,压裂液伤害程度逐渐减小,但是钻井液伤害程度先增大后减小,存在一个伤害峰值;此外,一步酸可以显著提高裂缝渗透率,解除钻井液/压裂液伤害。该研究对低伤害新型工作液的研发以及储层保护措施的优化具有一定的指导意义。      

超深层致密砂岩储层裂缝定量评价及预测研究——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地库车坳陷克深气田区白垩系巴什基奇克组是库车山前的主力产气层段,具有埋深大、基质物性差、构造裂缝整体发育的特征。利用钻井取心、FMI成像、钻完井漏失量、试采压力恢复资料,结合CT扫描定量分析、高压压汞、扫描电镜、裂缝充填物测年等实验分析方法,开展了低地震资料品质下的超深层致密砂岩储层裂缝的定量评价与预测。认为克深气田区总体发育3期构造裂缝,以高角度半充填剪切缝为主,有效开启度为50~300μm,主要走向以近SN向为主,见EW走向裂缝|主要受古应力的大小及方向控制,同时受地层原始岩性组构影响|第三期构造裂缝与储层演化配置关系最好,对储层渗透率的提升起到关键作用。裂缝的高渗流区主要分布在背斜高部位、断裂的转折端及次级断裂附近。构造裂缝有效沟通了单砂体,可整体提高储层渗透率1~3个数量级,构造裂缝派生的微裂缝可有效沟通其周围的基质孔喉,沿裂缝网络更易发育次生溶蚀孔隙。     

鄂尔多斯盆地天环北部致密砂岩气藏地层水微观赋存特征

应用铸体薄片观察、场发射扫描电镜、高压压汞、恒速压汞及核磁共振等实验技术,开展储层微观孔喉结构和地层水微观赋存状态研究。研究认为鄂尔多斯盆地天环北部盒8段—山1段储层以粒内溶孔、晶间孔和残余粒间孔为主要孔隙类型,分别占33%、31%和16%,孔隙半径分布在80~300 μm之间,平均值为154.18 μm,喉道半径分布在0.01~1.60 μm之间,主流喉道半径平均值为0.55 μm,为微米级孔隙和纳米级喉道,喉道半径是储层渗流能力的主要控制因素。地层水具有束缚水、毛管水、自由水和吸附水4种微观赋存状态,大孔喉的粒间孔和溶蚀孔内,低压充注呈气水混合状,含气量较高,赋存自由水,较高充注压力下为纯气残余少量膜状吸附水;中小孔喉控制的粒间孔和溶蚀孔内,低压充注下呈现气水混合,含气量低,赋存大量毛管水,高压充注下呈气水混合或纯气,含气量高,赋存少量毛管水;微小孔喉的粒间孔内,低压充注下为纯水,高压充注为气水混合,但含气量低,赋存束缚水;晶间微孔内,低压和较高压力充注下均以纯水为主,为束缚水。4种地层水微观状态的孔喉半径截止值分别为0.10 μm、0.26 μm和0.28 μm,渗透率截止值分别为0.21×10^-3 μm²、0.51×10^-3 μm²和0.55×10^-3 μm²,孔隙度截止值分别为5.86%、7.99%和8.18%。启动压力梯度和小于0.10 μm的孔喉是地层水微观赋存状态和残余含水饱和度的主控因素,在天然气成藏过程中,随气驱水强度增大,大孔喉控制的地层水百分比逐步降低。研究区自由水占50%,毛管水占18%,束缚水占30%,吸附水占2%,残余含水饱和度为32%左右。     

下寺湾油田长8段致密砂岩油藏成藏条件及有利发育区预测

下寺湾油田在延长组下组合长8段致密砂岩油藏的勘探中有了新发现,但长8段致密砂岩油藏的研究程度相对较低,致密砂岩油藏的勘探未取得突破性的进展,为了进一步探明延长组长8段致密砂岩油藏的开发前景,根据岩心、钻井、测井及分析测试资料,深入分析了长8段致密砂岩油藏成藏条件。结果表明,研究区长8段致密砂岩油藏具有较好的成藏条件,油藏的形成和富集主要受沉积微相、烃源岩和优质储层的控制。综合分析认为,LP163-LP177井区和X41-X45井区成藏条件较好,可作为下一步的有利勘探开发区域。     

致密砂岩气藏气水流动规律及储层干化作用机理

致密砂岩气藏储层渗透率低，在地面条件下开展真实岩心的驱替流动实验很困难，因而无法研究其微观流动机理。为此，基于格子Boltzmann方法（以下简称LBM），模拟地层高温高压条件下致密气驱替地层水的流动过程，得到了地层中束缚水的分布状况；然后采用激光刻蚀模型，进行储层干化实验，并借鉴该实验的可视化结果对储层干化数值模拟进行简化；在此基础上利用数值模拟手段研究储层干化对致密气渗流能力的影响。研究结果表明：①所采用的格子Boltzmann模型在地层高温高压条件下满足Laplace定律，由该模型计算得到的两相Poiseuille流速度数值解与解析解结果基本一致，表明该模型可以用于地层条件下气水非混相驱替的模拟；②致密气在多孔介质连通的大孔道中优先突破，并且在突破后驱替地层水的速度显著下降；③地层水与岩石壁面的接触角显著影响气水两相流动，岩石亲水性越强驱替速度越慢；④致密砂岩气藏中束缚水可分为吸附水膜、盲端孔隙水、死孔隙水和卡断水4类，在多孔介质中大量连通的微小通道被卡断水和吸附水膜占据，存在着明显的“水锁”现象，严重影响致密气在储层多孔介质中的渗流能力；⑤干化剂可与束缚水反应并且产生大量气泡，将吸附水膜、卡断水和盲端孔隙水消耗掉，从而提高气体的渗流能力；⑥对于由卡断水形成的“水锁”区域，增大干化强度可以有效改善气体渗流能力，整体上随着干化强度的增大，致密气渗透率也增大，但干化强度超过一定的限度后，致密气渗透率的增幅逐渐减小。     

大庆外围油田特低渗透油藏水淹层综合评价方法

受低渗透储层内部复杂孔隙结构的影响,测井曲线值对岩层中流体变化的反映能力较弱,仅利用测 井资料来判别储层的水淹程度存在困难。 有效借助油藏注水开发过程中关于注水井与采油井间连通砂 体的动态开发信息（如含水率、小层相对吸水率等）,可以在一定程度上分析出砂体当前的水淹程度。 具 体实现步骤为：①从各种测井方法的基本原理出发,研究油层水淹后测井曲线值的变化特征,并给出基本 的水淹程度识别标准,将以这些标准识别出的水淹层定为疑似水淹层;②在构建动态开发单元的基础上, 依据邻注水井各小层吸水能力、邻采油井分层或整体产液过程中含水率的高低,针对疑似水淹层进行进 一步的水淹程度判定。 将上述 2 个步骤应用到大庆外围特低渗透油田水淹层判别中,应用效果良好。     

完井方式对砂岩油藏临界生产压差及产能的影响研究

以某砂岩油藏为例,通过建立的三维弹塑性出砂预测有限元模型,对不同完井方式对砂岩油藏临界生产压差及产能的影响进行了计算分析。结果表明,该油藏在裸眼完井、小孔径深穿透射孔完井及大孔径射孔完井方式下的临界生产压差分别为10MPa、6MPa和4MPa;在射孔完井方式下,与盯皿方向平行的射孔孔眼最不稳定;若采用定方位射孔,避开与盯皿方向平行的射孔孔眼,在以上两种射孔完井方式下的油井与螺旋布孔射孔完井相比可分别将临界生产压差提高到9MPa和5MPa。通过比较三种完井方式下的临界产能认为,裸眼完井能够在较低的压差下获得较高的产量。但是由于该地层岩石强度低,易出砂,为了满足产能的需要,建议在裸眼内下入防砂工具进行完井。     

致密砂岩气藏近井地带含水饱和度变化规律

致密砂岩气藏普遍含水,近井地带极易形成积液,从而导致气井减产甚至停产,因而研究近井地带含水饱和度变化规律对于认识气井产水机理具有重要的意义。为此,根据气井径向渗流原理设计了一套近井地带储层含水饱和度变化物理模拟实验流程,运用直径分别为10.5 cm、3.8 cm、2.5 cm的致密岩心由远及近串联以模拟气藏中直井压裂后的生产状况;基于气井降压生产方式,分别用20μm、30μm、40μm、50μm的微管来模拟气井油管以控制产气量,研究气藏衰竭开采过程中近井地带含水饱和度的变化及其影响因素,结合现场生产井资料计算气井近井地带及不同区域、不同微管直径下的含水饱和度及产水量,并分析其变化情况。研究结果表明:(1)不同采气速率各自对应一个临界含水饱和度,当原始含水饱和度低于临界值,近井地带和中部区域流动的地层水会随气体的采出而携出,近井地带不会产生积液;(2)当原始含水饱和度高于临界值时,由远端运移的地层水大量聚集在近井地带导致近井地带积液;(3)含水饱和度相同时,采气速率越大,越容易导致近井地带积液;(4)同一含水饱和度下,采气速率越大,产水越严重,采收率越低。结论认为,由物理模拟实验新方法计算得到的气井累计产水量图版与对应气井的产水动态具有较好的一致性,该研究成果可以有效预测气井产水量,对于气井采取合理的治水措施具有指导作用。     

松辽盆地齐家地区高台子油层致密油分布及地质特征

近年来,在松辽盆地齐家地区高三油层组、高四油层组发现了资源潜力较大的致密油。为了弄清这些致密油的分布规律及地质特征,通过应用各类地质、地球化学、试油、钻井、录井及分析测试数据,结合沉积学研究与数值模拟技术对致密油分布与地质特征进行了系统研究,结果表明致密油在平面上主要分布在齐家凹陷的中心与凹陷周边的斜坡、阶地部位,纵向上,主要分布在高三油层组、高四油层组。研究区发育青山口组一段、青山口二段+三段、嫩江组一段3套优质烃源岩,为致密油的形成提供了良好的物质基础。致密油储层沉积环境为三角洲相,致密油砂体类型有分流河道、河口坝、席状砂与浅湖砂坝,砂体在平面上分布稳定、范围广,砂体厚度较大,连续性好|致密油储层岩性主要为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,部分储层砂岩中含有碳酸盐与泥质胶结物成分,储层物性较差,高三油层组、高四油层组平均孔隙度为8.5%,平均空气渗透率为0.4×10^-3μm²;储层含油性表明研究区细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩含油明显,泥岩基本见不到含油特征,泥岩中的粉砂质条带具有含油现象。储层储集空间以原生粒间孔及次生溶蚀孔隙为主,局部裂缝较发育,孔隙结构主要有粒间孔、粒间溶孔、微裂缝|三角洲前缘相储集岩体直接与烃源岩接触或者呈指状尖灭于湖相烃源岩之中或者与烃源岩互层,源、储配置关系好。这些认识对研究区的致密油勘探具有一定的指导作用。     

超深特高含硫边水气藏气驱水突破压差

在高含硫碳酸盐岩储层有水气藏的开发中,由于边底水沿裂缝或高渗条带突进,造成气井在水侵层位、水侵量等方面差异较大,气井见水后储层水锁情况复杂,导致气井产能和储量受到损失,更有高产水气井近井地带水锁停产,严重影响气藏稳产期和最终采收率;因此,这就需要定量研究气井储层水锁突破压差,明确解除水锁的条件,以针对性地制定水淹气井复产措施。采用多功能驱替系统,进行气驱水突破压差实验,研究了不同储层物性、不同水锁状态下突破压差变化规律。通过幂函数对实验结果进行回归,建立气井突破压差预测模型,定量预测不同渗透率和含水饱和度储层的突破压差。     

断层对致密砂岩气藏甜点区的控制作用——以四川盆地中部蓬莱地区须二段气藏为例

四川盆地中部上三叠统须家河组为大面积、低丰度致密砂岩气藏,天然气储量规模大、开采难度大、开发效益低,如何预测和精细刻画甜点区已成为提高气藏开发效益急需解决的技术难题。为此,以川中蓬莱地区须二段气藏为例,在总结储层特征和气井产能地质控制因素的基础上,明确了3种类型断层的地质特征和地震响应特征,研究了3种类型断层对储层甜点区的控制作用,并结合地震处理成果精细刻画了蓬莱地区须二段储层甜点区,同时分析了该成果的应用效果和前景。研究结果表明:①蓬莱地区须二段储层为低孔隙度、特低渗透率的致密砂岩储层,基质砂岩储渗品质差,断层伴生的裂缝是获得天然气高产的关键因素;②须家河组发育北西向逆断层,主要形成于燕山期,叠加定型于喜马拉雅期;③须二段断层向下均消失于雷口坡组,根据向上消失层位划分出3种类型,3类断层控藏效果差异显著;④Ⅰ类断层向上消失于主力产层段须二3亚段,对致密砂岩改造效果明显优于其他两类,伴生的裂缝发育异常带宽度介于几百米至几千米,其控制的须二3亚段成藏系统中源、储、盖等成藏要素搭配最佳,控制油气的富集高产;⑤断层控制裂缝发育带在常规地震剖面上呈现为大范围波形杂乱、错断等变异特征;⑥Ⅰ类断层控制储渗体甜点区17个,面积32.96 km~2,估算天然气地质储量为82.4×108m~3。结论认为,该研究成果为蓬莱地区须二段气藏下一步的井位部署提供了支撑,具有较好的应用前景。