页岩气储层吸水特性及其对渗透率的影响

页岩气井水力压裂施工后会有大量的压裂液滞留在储层中,页岩吸水后不仅会改变储层中流体的赋存状态,还会对储层渗透率产生一定的影响.为此,以涪陵地区某页岩气区块龙马溪组储层段岩心为研究对象,开展了页岩吸水实验,并评价了页岩岩心渗透率在吸水过程及液体扩散过程中的变化情况.结果 表明:页岩岩心吸水量随着伊/蒙混层质量分数及有机碳...     

页岩储层裂缝系统综合评价及其对页岩气渗流和聚集的影响

为了探究页岩储层裂缝系统发育特征、主控因素及其对页岩气渗流和聚集的影响,通过对页岩岩心和薄片进行观察和统计,根据其形态特征的差异,将裂缝分为层理缝、刺穿型高角度缝、内部高角度缝、低角度缝和微裂缝5种类型。通过对比分析多种参数对裂缝系统产生与发育的影响认为,其主控因素包括脆性矿物含量、构造作用、岩石内部结构、非均质性、力学性质及地层围压等,结合裂缝类型和主控因素等对页岩储层裂缝系统进行综合评价。其中,层理缝等水平裂缝的侧向扩散作用促进页岩气的渗流和聚集。尤其在中国南方构造变形强烈、褶皱发育的地区,层理缝与低角度缝造成页岩储层侧向扩散效果明显,使向斜型页岩气藏和背斜型页岩气藏兼具北美典型页岩气藏(自生自储,原地成藏)与常规气藏(油气富集于构造高部位)的复合型成藏模式。在封闭成藏的条件下,裂缝系统发育往往能够使游离气通过侧向扩散作用沿着裂缝渗流和聚集,于构造高部位形成气藏。     

页岩储层吸水特征及其对裂缝导流能力的影响

页岩储层体积压裂后普遍存在压裂液返排率低的问题,大量压裂液滞留在储层内不仅会对页岩气的流动及解吸产生影响,还会影响到压裂后的裂缝导流能力。文中以四川盆地某区块龙马溪组页岩储层为研究对象,在分析了页岩储层特征的基础上,开展了页岩储层吸水能力实验,并评价了页岩吸水对裂缝导流能力的影响。结果表明:目标区块页岩储层具有超低孔、低渗、低初始含水饱和度的特点,且黏土矿物质量分数较高,具备较强的吸水性。页岩岩心在蒸馏水中的吸水能力最强,在地层水中次之,在滑溜水压裂液中最弱。由于页岩的吸水作用明显降低了裂缝表面的强度,导致支撑剂滑动或者嵌入,从而明显降低了支撑裂缝的导流能力。页岩导流板通入蒸馏水时裂缝导流能力下降幅度最大(83.02%),而通入滑溜水压裂液时裂缝导流能力下降幅度最小(39.13%)。因此,可以通过调整压裂液体系组成来抑制页岩储层的吸水作用,从而提高压裂液的返排率,降低页岩储层吸水对裂缝导流能力的影响程度。     

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...     

深层页岩气储层水力压裂裂缝扩展影响机理

现有中浅层页岩气压裂取得的认识难以解释深层页岩气储层压裂过程中水力裂缝扩展的影响机理。为了研究四川盆地深层页岩气储层水力压裂裂缝扩展机理,文中以泸州深层页岩气区LS1平台为研究对象,进行基于地质-工程一体化的水力压裂裂缝扩展数值模拟与分析。首先,根据泸州区块目标井区储层的地质概况,建立地质模型,明确地质力学属性;然后,基于微地震和蚂蚁体数据,建立符合真实储层构造特性的离散天然裂缝网络;在此基础上,根据现场实际施工数据,建立了基于DFN的水力压裂复杂裂缝扩展模型,并基于微地震监测结果对模型进行了验证;最后,还研究了4个单因素对储层改造体积的影响特点。研究结果对深层页岩气储层水力压裂复杂缝网研究有一定的指导作用。     

川东南地区页岩气常压储层措施工艺技术探讨

川东南地区页岩气常压储层整体资源可观，具有极大的开发价值。结合区块地质特点以及常压储层主要面临的改造难题，提出了以提高裂缝复杂程度，保证改造强度为目标的主体改造思路，从压裂机理出发，对常压储层的压裂设计参数、压裂工艺参数、压裂入井材料等三个方面进行优化。现场实施工艺成功，同时取得了较好的测试效果。文中提出的常压储层的工艺思路及对策可为今后页岩气常压储层的改造提供技术借鉴。     

页岩气储层类型和特征研究——以四川盆地及其周缘下古生界为例

通过对四川盆地及其周缘下寒武统和上奥陶统—下志留统41块黑色页岩的野外观察、显微薄片、扫描电镜及X衍射等实验分析,对页岩储层特征、裂缝特征和孔隙特征等进行了研究。认为页岩气藏的储集类型主要有裂缝和孔隙2类。根据页岩气藏特征、裂缝对页岩气成藏的控制作用及裂缝的性质,按裂缝的发育规模分为巨型裂缝、大型裂缝、中型裂缝、小型裂缝和微型裂缝等5类;按孔隙类型将孔隙分为有机质(沥青)孔和/或干酪根网络、矿物质孔(矿物比表面、晶内孔、晶间孔、溶蚀孔和杂基孔隙等)以及有机质和各种矿物之间的孔隙。不同的裂缝类型、裂缝规模、孔隙类型和孔隙大小对页岩储能、产能的贡献不同,作用也不同。孔隙是页岩气藏中气体的储存空间,很大程度上决定着其储能,而裂缝是页岩气藏中气体渗流的主要通道,决定着其产能,由于页岩基质的低孔低渗性,裂缝的发育规模决定着页岩气藏的品质。      

水力裂缝导流能力对深层页岩气产能的影响规律

深层页岩压裂难以形成复杂裂缝且裂缝导流能力失效快,导致产量迅速递减。为明确水力裂缝导流能力对深层页岩气产量的影响,基于深层页岩裂缝导流能力实验测试数据,考虑闭合应力、支撑剂铺砂浓度和粒径对导流能力的影响,建立了支撑裂缝导流能力计算模型和深层页岩气产能预测数学模型。采用川南深层页岩气生产数据对模型进行了历史拟合和预测,验证了模型的准确性。研究分析了铺砂浓度、闭合应力和支撑剂粒径对深层页岩气产能的影响。研究表明,提高铺砂浓度和选择小粒径支撑剂有利于提高深层页岩气井稳产时间和预测最终可采储量(EUR),最优铺砂浓度在1～2 kg/m²之间;当闭合应力从80 MPa增加到110 MPa时,稳产时间缩短了约40%;受支撑剂粒径和支撑裂缝半长综合影响,最佳支撑剂粒径为40/70目。研究成果为深层页岩气裂缝导流能力设计和产能预测提供理论依据。     

裂缝宽度对页岩气开发的影响研究

长水平井体积压裂作为页岩气藏开发的主要技术手段,裂缝网络的有效性影响着开发效果。文中基于离散裂缝模型(DFM),综合考虑页岩气藏多尺度渗流机理,利用有限元分析方法进行数值求解,通过典型模型研究裂缝宽度对近井地带压力分布和生产井动态响应特征的影响。结果表明:对于特定页岩气藏,压裂裂缝宽度和天然裂缝宽度只有满足一定条件才能高效开发,当压裂裂缝超过一定限度时,由于裂缝的高导流能力使得压力波迅速传播到边界,不利于赋存在微纳尺度孔隙中页岩气的渗流,从而降低了页岩气的开发效果;在控制压力波传播到边界时间的同时,适当改善天然裂缝宽度,可以有效增加基质-裂缝接触面积,提高页岩气产量。针对不同页岩气藏天然裂缝实际发育状况和地质特征,利用数值模拟结果可以指导压裂施工,实现页岩气藏的高效开发。     

页岩气储层评价参数研究概述

目前,中国正在开展页岩气的勘探和开发,但是面临着一些问题。其中,最重要的问题是储层的有效性评价体系不完善,储层评价体系对于页岩气高效开发存在限制。评价页岩气储层时需要关注其生气能力、储集能力和可压裂能力。研究页岩气储层的特征和评价参数对于提高采收率非常重要。通过整理分析国内外相关文献,可以总结出页岩气成藏过程、赋存状态以及储层特征。在进行页岩气储层评价时,需要从矿物组分、成熟度、有效厚度、物性特征、含气性特征等多个方面进行评价,并按照相应标准进行系统总结。这些评价结果可以为储层精确评价和有利区优选提供重要依据。     

北美裂缝性页岩气勘探开发的启示

北美实践证明，非常规油气资源——页岩气是现实的接替能源，勘探风险在于能否从低渗透的页岩储集层中获取经济可采储量，勘探目标是有机质和硅质含量高、裂缝发育的脆性优质烃源岩。页岩气生产机制复杂。涉及吸附气与游离气、天然裂缝与诱导裂缝系统之间的相互关系。在地质、地化、测井和地震综合评价基础上，通过水力压裂等增产措施提高储集层渗透能力是页岩气开采的关键。中国广泛分布海相和湖相细粒碎屑岩，有效烃源岩多富含炭质、灰质或硅质，已陆续发现裂缝性油气藏，有条件寻找丰富的页岩气资源，特别是液态烃在高成熟或过成熟阶段裂解产生的甲烷气滞留在烃源岩内形成的连续分布武非常规页岩气资源。图3表5参34     

美国典型页岩气藏类型及勘探开发启示

通过对比研究,按照岩性组合、气藏压力和页岩矿物组成3个关键参数,将美国典型页岩气藏划分为层状常压—低超压硅质页岩型(Barnett页岩)、层状超高压硅质—钙质页岩型(Haynesville页岩)和互层状超高压钙质页岩型(Eagle Ford页岩)3类。与美国页岩气藏相比,四川盆地及周缘页岩气具有多领域、多层系、多类型的特点,可划分为盆缘层状常压—低超压硅质页岩型(彭水、昭通五峰—龙马溪组页岩)、盆内层状超高压硅质页岩型(涪陵、长宁、富顺五峰—龙马溪组页岩)、盆内互层状超高压钙质—黏土质页岩型(涪陵、元坝大安寨段页岩)3大类。借鉴美国的成功经验,开展与之相适应的页岩气开发工程技术对策和经济评价,是实现中国多类型页岩气藏商业性开发的关键。     

Characterization of the microscopic pore structure of the lower paleozoic shale gas reservoir in the Southern Sichuan Basin and its influence on gas content

The results show that multiple genetic types of pores occur in the Lower Paleozoic shales, including inter-granular pores, intra-granular pores, and organic matter pores. Micropores provide the primary storage space for shale gas in the southern Sichuan basin. The characteristics of microscopic pores and pore structures directly affect the gas content of shales. Differences in the pore structure characteristics of the Lower Paleozoic shales provide a basis for understanding differences in gas content between the Longmaxi Formation and the Qiongzhusi Formation, two shale gas reservoirs in the Sichuan Basin.     

中国页岩气地质特殊性及其勘探对策

与页岩气生产大国--美国相比,中国页岩气勘探开发除了起步较晚,更有地质条件特殊性决定的页岩气地质特殊性。根据页岩发育环境、页岩类型、演化历史和演化特点等的研究,系统总结了中国海相、陆相页岩油气的地质特殊性。海相页岩具有“一老二杂三高”的特点,时代老、层系多,多期复杂构造运动、破坏强度大,热演化史复杂、成熟度高;陆相页岩具有“一新一深二低”的特点,时代新,埋藏深、成熟低、脆性矿物含量低等,油气兼产。要实现页岩气勘探的突破和储产量的快速增长,应立足中国盆地特殊的地质特征来分析研究页岩气成藏机理、条件和有利分布区域,建立适合中国页岩气地质特殊性的综合评价方法和技术体系,同时加强地震技术、钻井技术、压裂技术、测井技术等攻关。     

页岩气与深盆气成藏的相似与相关性

页岩气藏和深盆气藏在生、储、排烃以及运移、聚集、压力特征、分布特征等成藏诸要素间密切相关。对比分析表明，这2类气藏的形成都需要大面积、厚层烃源岩，裂缝是其重要储集空间，排烃方式以扩散作用为主，短距离运移，在低孔低渗透储层形成的隐蔽圈闭中聚集成藏；气藏内常具异常地层压力。盆地边缘斜坡是两者共同发育的最有利地区。预测中国南方志留系等富有机质页岩发育区是页岩气藏的勘探潜力地区。     

Chemical analyses of shale gas and conventional natural gas

Abstract

Shale gas is essentially non-traditional natural gas (NG). Shale gas can be considered an unusual alternative energy source. Shale gas production is a method of obtaining the NG trapped between deep underground rocks. Shale gas production is not economical, except for horizontal drilling and hydraulic fracturing methods. Advanced analysis of shale gaseous samples can be done using gas chromatography, mass spectrometry and other modern testing methods. The Orsat apparatus includes three absorption pipettes containing chemical solutions that absorb gases. Absorbents are a 33% by weight aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) for carbon dioxide (CO₂), alkali pyrogallol for oxygen (O₂) and ammoniacal cuprous for carbon monoxide (CO) measurement. Oxygen is absorbed in alkaline pyrogallol or in a chromous solution. Shale gas can be analyzed best gas chromatographically. The capillary column can be separated from all the hydrocarbons and their isomers by alumina, which is used as a stationary phase in the gas chromatographic column, because alumina is highly selective for hydrocarbons. Silica is a specific adsorbent that exhibits greater applicability for hydrocarbons. The chemical contents of shale gas are similar to those of the conventional NG. The processing, transfer and storage and distribution of shale gas are assumed to be similar to the conventional NG.     

页岩气储层四维地应力演化及加密井复杂裂缝扩展规律

页岩气储层天然裂缝发育,非均质性和各向异性强,储层压力、地应力等地质力学参数随着页岩气开采不断演化,使得老井与加密井裂缝扩展存在明显差异,这对后期加密井部署和压裂改造设计具有重要影响。综合考虑页岩气储层地质力学参数、天然裂缝等的非均质性和各向异性,提出了一套基于储层四维地应力演化的页岩气藏加密井水力压裂复杂裂缝扩展模拟方法,建立了气藏渗流-地质力学耦合的水力压裂复杂裂缝交错扩展模型,并通过现场试井数据、压裂施工参数、微地震监测数据等进行验证。以四川盆地X1页岩气井组为例,开展了页岩气储层长期开采过程中四维地应力动态演化及其对加密井复杂裂缝扩展的影响规律研究,研究结果发现：目标区域长期开采后,老井附近储层三向地应力均减小,但水平两向主应力差和垂向应力差增大,且地应力差增大程度在老井井筒处最大,越靠近加密井处则越小;受地层应力状态变化影响,加密井水力压裂复杂裂缝扩展规律与老井相比存在明显差异,相比老井,加密井水力压裂裂缝在井筒附近较复杂,越靠近老井越简单。     

页岩气储层综合表征技术研究进展——以涪陵页岩气田为例

页岩气储层综合表征技术作为页岩气勘探开发的核心技术之一,既是勘探开发评价的基础,又是工程工艺方案制定的重要参考依据。但我国页岩气勘探开发起步较晚,大规模商业开发直至2012年底焦页1井试气获工业气流后方才正式启动,加之与北美页岩气成熟开发区相比,地质地表条件复杂,因而页岩气储层综合表征技术的研究无成熟可借鉴的经验。为此,以页岩气与常规天然气储层的差异化分析为基础,重点依托涪陵页岩气田四年多来的开发实践,从沉积环境、生烃潜力、储集性、可压性及含气性等多个方面系统建立了页岩气储层的精细描述参数体系,明确了页岩气储层综合表征方法和技术手段;并进一步阐述了涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组下部优质页岩气层段典型地质特征,可为类似页岩气田的勘探开发提供技术指导和示范借鉴。