松辽盆地南部陆相页岩油气勘查突破及意义

松辽盆地自下而上发育下白垩统断陷层和上白垩统凹陷层双层结构,其中沙河子组二段和青山口组一段分别是断陷层和凹陷层的重要的页岩富集层系。为查明松辽盆地南部长岭凹陷、梨树断陷页岩油气资源潜力,围绕关键地质和工程问题,系统开展古环境恢复、有机地球化学分析、储层精细评价、参数井钻探和地层含油气性测试等工作,部署实施的吉页油1HF和吉梨页油1井分别获高产工业油流和气流,实现了松辽盆地南部陆相页岩油气勘查突破。研究结果表明：(1)长岭凹陷青一段发育陆相高TOC深水层理型和陆相中—高TOC半深水纹层型页岩,其中层理型页岩有机质丰度高、总含油量高,储集空间以层理缝为主,纹层型页岩有机质丰度中等,可动油含量高,储集空间以粒间孔隙为主;(2)梨树断陷沙二段发育一套富钙质、富硅质、富凝灰质的混积页岩,其沉积受控于火山活动、咸化湖盆、层序有序叠置等多重地质事件,该套页岩具有较好的生烃、储集、保存和压裂条件。(3)长岭凹陷青一段实施的吉页油1HF井水平井,首次实施超临界CO₂+高黏液造缝复合储层压裂后,获得16.4m~3/d的高产页岩油流;梨树断陷沙二段吉梨页油1井,用超临界CO_2...     

松辽盆地古龙页岩油储集层压裂改造工艺实践与发展建议

阐述了古龙页岩油多轮次压裂工艺技术迭代升级历程,结合古龙页岩油井开发生产动态,提出关于压裂改造工艺的发展建议。高密度页理缝控制下,古龙页岩压裂裂缝形态复杂,但缝高、缝长受到明显抑制,人工裂缝扩不高、延不远,成为古龙页岩油储集层有效改造的主要制约,压裂设计应遵循“控近扩远”设计理念。提升胍胶压裂液的比例、降低段内簇数、提高施工排量、正向利用应力干扰有利于裂缝扩展延伸,改造体积显著增大。主体压裂工艺迭代升级后的油藏适应性明显提升,实现了低返排率下的快速见油,井组生产初期含油率升高,有利于提高页岩油井产量。建议下一步围绕抑制近井微缝扩展、完善CO₂泵注程序、合理控制射孔密度、优化支撑剂组合模式、合理优化井网井距、谨慎使用纤维拌注工艺6个方面,进一步迭代优化压裂工艺技术,提升压裂改造体积、远井裂缝复杂程度以及长效导流能力。     

东营凹陷陆相页岩油CO2增能压裂裂缝形态研究

CO₂增能压裂改造效果与生产效果评价受压裂裂缝分布的影响。为明确东营凹陷陆相页岩油CO₂压裂造缝机理,通过试验确定了CO₂浸泡下岩体破裂压力、天然裂缝剪切/张开应力和地应力随时间的变化;在此基础上,考虑CO₂浸泡下的岩石应力参数,采用Pen-Robinson方程刻画CO₂物性参数变化,结合试验和数模方法,形成了基于节点连接方法的CO₂增能压裂裂缝扩展模拟方法,并对东营凹陷某油井进行了实例分析。研究结果表明,CO₂比例对分支缝密度的影响较大,当CO₂比例由0.1增加至0.3时,分支缝密度增加117%;应力差主要影响缝长及分支缝密度,水平应力差由5 MPa增至30 MPa时,缝长度增加了52%,分支缝密度下降了13.85%。裂缝形态模拟结果与实际监测结果具有较好的一致性,研究结果可以为陆相页岩油压裂方案的制定提供理论参考。     

页岩注入超临界CO2渗流及增透实验

以四川省长宁县双河镇燕子村龙马溪组页岩为研究对象,采用自行研制的三轴渗流装置,开展了考虑注入压力和体积应力影响的页岩中超临界CO₂渗流及增透规律实验研究。结果表明：页岩中超临界CO₂渗透率随着孔隙压力增大呈现先减小后增大趋势,当孔隙压力较小时存在Klinkenberg效应;随体积应力的增大渗透率逐渐减小,曲线基本呈现负指数变化规律。开展不同增透条件下页岩中CH₄渗流实验,宏观量化分析超临界CO₂注入压力对于页岩增透效果的影响,可以得出随着超临界CO₂注入压力的增加,CH₄渗透率呈现上升趋势,但增长幅度先上升后下降,即超临界CO₂注入压力为9.5MPa时增透效果最为明显。通过微观分析页岩元素含量得出超临界CO₂可以萃取和溶解页岩中的O、Ca、Mg等矿物元素,有效促进页岩内部微孔隙的发育,致使页岩渗透能力增强。     

盐间页岩油体积压裂技术研究与实践

盐间页岩油储层存在上下盐岩蠕变特征不清,压裂过程中易受上下塑性盐岩干扰;储层岩性组分多、敏感性复杂、孔隙连通性差,储层中可溶盐的溶解规律不清楚等特点.储层特点对体积压裂技术提出了较高要求,为寻求盐间页岩油高效开发手段,在潜江凹陷古近系盐间页岩油油藏的BYY1HF井试验采用CO2增能复合压裂、耐酸压裂液加砂技术、密切割强...     

陆相低压页岩油体积开发理论技术及实践——以鄂尔多斯盆地长7段页岩油为例

鄂尔多斯盆地长7段页岩油主要发育陆相半深湖—深湖重力流沉积,具有单砂体厚度薄、横向连续性差、非均质性强、储层致密、地层压力系数低等特征,与北美海相页岩层系相比,具有独特性,开发难度更大,陆相页岩油能否成为保障国家能源安全的重大接替领域,成为关注的重点.经过多年的攻关研究与现场实践,基于鄂尔多斯盆地长7段页岩油强非均质、...     

鄂尔多斯盆地页岩油水平井CO2区域增能体积压裂技术

针对鄂尔多斯盆地页岩油储层压力低、缝网复杂程度低和黄土塬水资源缺乏等问题,以该盆地庆城油田页岩油为研究对象,进行了滑溜水和CO₂压裂物理模拟试验,利用高能CT监测了CO₂压裂裂缝扩展规律,分析了CO₂压裂形成复杂裂缝的可行性;利用油藏数值模拟方法,优化了CO₂注入关键参数,形成了适合庆城油田页岩油的CO₂区域增能体积压裂技术。研究表明：前置CO₂压裂可提高长7段页岩油储层裂缝复杂程度,裂缝沿层理弱面扩展并纵向穿层形成缝网;增能理念应由单井段间交替增能向平台整体注入实现井间、段间协同一体增能转变,单井采用全井段注入增能模式,可实现缝控区域全覆盖。庆城油田某平台进行了页岩油CO₂区域增能体积压裂试验,与采用常规体积压裂技术的邻井相比,3口试验水平井平均压力保持程度提高1.5倍,单井平均初期产油量提高28.6%。研究和现场试验结果表明,CO₂区域增能体积压裂能提高裂缝复杂程度,增加区域地层能量,提高单井产能,可为鄂尔多...     

基于各向异性扩散方程的页岩气井改造体积计算模型

超低渗透率页岩储层需要通过分段多簇大规模体积压裂形成水力裂缝与天然裂缝相互交织的复杂裂缝网络实现气井产能最大化,且微地震反演裂缝证明,许多页岩储层可以形成裂缝网络。页岩气藏的矿场压裂实践表明,储层改造体积是影响页岩压后效果的重要参数。基于流体扩散方程和岩石破坏准则,建立了一种针对均质各向异性孔隙弹性介质的改造体积计算模型。基于实例井,运用解析模型对改造体积进行了计算。结合微地震监测结果与离散裂缝网络法,进行计算对比分析。结果表明,所提方法的计算误差小,可运用于页岩压裂矿场改造体积计算评价,对完善页岩改造和压后评价理论具有重要意义。     

超临界CO2处理对长庆原油添加降凝剂效果的影响

利用超临界CO2(scCO2)与原油混相处理装置,模拟地层条件对长庆原油进行超临界CO2混相处理,通过对处理前后油样的四组分(SARA)、沥青质稳定性、蜡析出曲线、凝点、流变性分析及微观显微观察,从沥青质缔合状态与蜡结晶层面分析了超临界CO2处理对乙烯 醋酸乙烯共聚物(EVA)降凝剂添加到长庆原油作用效果的影响。结果表明,超临界CO2处理加剂原油相比未处理加剂原油具有更好的低温流动性能。超临界CO2处理会增加未加剂原油体系极性,增强沥青质缔合程度,使低温下蜡晶形貌更细小,恶化原油低温流动性,而超临界CO2处理后添加EVA降凝剂却使得蜡晶形貌向更加紧密的团簇转化。由于超临界CO2处理有利于EVA降凝剂进一步改善蜡晶形貌,故超临界CO2处理可以促进EVA降凝剂对长庆原油低温流动性的改善效果。     

页岩油储层裂缝对CO2吞吐效果的影响及孔隙动用特征

为了分析页岩水力压裂后产生的裂缝对CO₂吞吐效果的影响,采用低场核磁共振测试技术,开展了不同渗透率级别页岩CO₂吞吐试验,研究了裂缝对不同渗透率储层CO₂吞吐效果的影响。研究发现,裂缝显著提高了CO₂吞吐初期的采油速度和采收率;但随着渗透率升高和吞吐次数增多,裂缝对采收率的影响程度逐渐降低;渗透率对裂缝岩心的吞吐效果影响明显小于无裂缝岩心,表明裂缝能够降低渗透率对CO₂吞吐采收率的影响;随着吞吐次数增多,裂缝提高大孔隙原油采出程度的幅度减小,而提高小孔隙原油采出程度的幅度增大,但大孔隙仍是原油的主要产出部位。研究结果表明,大孔隙原油的产出主要靠体积膨胀和溶解气驱,速度快且产量大;而小孔隙中原油的产出主要靠抽提和传质方式,过程缓慢且产量小。研究结果为评价裂缝性油藏的产油特征、改善生产动态提供了理论依据。      

页岩储层超临界二氧化碳压裂裂缝形态研究

目前超临界CO₂压裂技术尚不成熟，裂缝形成与扩展机理尚不明确。为深入认识超临界CO₂压裂裂缝延伸规律及空间形态，基于位移间断边界元方法，通过引入Pen-Robinson方程来实现超临界CO₂压裂过程的模拟。结合室内物理模拟实验，初步探讨了页岩储层水力压裂与超临界CO₂压裂裂缝扩展形态的差异。研究结果表明，由于超临界CO₂的扩散性及良好的渗透能力，通过增加围岩孔隙压力，从而减少了地应力对裂缝扩展的约束，使裂缝起裂压力低于水力压裂。超临界CO₂压裂时产生的体积应变增量与压后裂缝破坏程度比水力压裂更高，使得在裂缝形态复杂程度高于水基压裂液。同时，超临界CO₂压裂裂缝断面复杂、不平整，裂缝表面粗糙度比水力压裂更大。     

超临界CO2压裂技术现状与展望

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景,总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状,得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题,并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述,未来应重视理论分析与模拟实验相结合,给出定量评价方法;超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外,研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合,逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。     

页岩结构面特征及其对水力压裂的控制作用

页岩是沉积岩中的一种，具有十分明显的层理构造。探究页岩层理结构面对其水力压裂行为的影响，对页岩气的开采具有重要意义。通过对鄂尔多斯盆地南部延长组页岩不同尺度下（米级到十微米级）沉积结构特点的分析，结合不同层理倾角条件下的大尺寸页岩试样水力压裂试验，研究了页岩结构面（层理面）的特征及其对水力压裂过程和结果的控制作用。结果表明，米级、分米级、厘米级、毫米级和10微米级等不同研究尺度下的纹层平均厚度分别为2.26 m，2.09 dm，1.70 cm，1.48 mm和11.7μm，呈现出分形特征，且分形维数为1.06。页岩水力压裂行为受层理结构面影响显著，主要体现在压裂前后裂缝形态对比与破裂压力两个方面。层理倾角小于30°时，页岩试样压裂前后裂缝形态对比明显，新生裂缝较多，破裂压力较大，且随着层理倾角的增大急剧减小；大于45°时，压裂前后试样的裂缝形态几乎没有改变，破裂压力较小，且随着层理倾角的增大呈现小幅度的波动；整体上不同层理面角度下页岩的破裂压力呈斜“S”型变化。试验中的裂缝扩展，水压曲线以及破裂压力随层理倾角的不同均发生变化。     

超临界CO2压裂技术现状与展望

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景，总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状，得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题，并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述，未来应重视理论分析与模拟实验相结合，给出定量评价方法；超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外，研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合，逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。     

CO2破岩机理及压裂工艺技术研究

为了明确不同介质注入过程中有效应力的变化规律,揭示超临界CO₂压裂的起裂压力低、穿透距离远、裂缝密度广的力学机理,基于线弹性多孔介质模型,线性分解井筒平面各向应力,引入井筒增压速率,对孔隙压力与附加周向应力进行修正。结合长庆气田致密气特征,集CO₂破岩增压与滑溜水体积压裂双重优势,改进气藏地质储量容积差值法,优化CO₂注入量,根据井下压力计监测数据分析动态滤失平衡点,优化CO₂施工排量,研发防冻隔离液,开发单机组作业流程,攻关形成前置CO₂蓄能压裂技术。计算结果表明：液态CO₂压裂的起裂压力降低了69.2%,超临界CO₂压裂的起裂压力降低了75.5%。在鄂尔多斯盆地东部开展先导性试验6口井,一次喷通率100%,平均试气产量7.59万m³/d,为长庆气田探索出了新的技术增产途径。     

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。     

超临界CO2萃取技术及成套装备

介绍了超临界CO2 萃取这一新兴分离技术在工业化装置的工艺流程、化工过程、设备及过程控制系统等方面的内容     

中国陆相页岩油完井方式优选的思考与建议

中国页岩油资源以陆相为主,在形成机理、成藏条件、赋存特征等方面与北美海相页岩油存在较大差异,具有油层平面分布范围小、纵向层系多、单层厚度薄、应力分布复杂等特点,利用水平井体积压裂技术开发呈现出油层钻遇率低、钻井周期长、压裂效果差、工程成本高等一系列不适应性,页岩油规模有效开发面临重大挑战,探索一条适合中国陆相页岩油特点的规模有效开发技术路线至关重要。为此,创新提出陆相页岩油直井高效的开发模式,通过直井和大斜度井大井丛平台式钻井,结合直井限流等压裂技术,纵向实现油层改造全覆盖,横向构建层内复杂体积缝网,实现页岩油分层立体开发,大幅提高页岩油开发效果。提出以下建议:①加强页岩油非均质性精细表征、直井多级精细限流压裂、多井协同压裂设计软件、细分层系开发等基础研究和技术攻关;②选取页岩纵向跨距较大、最大单层油层厚度较薄、甜点区存在多套夹隔层遮挡、砂地比适中的页岩油层开展直井全覆盖开发模式现场试验。     

随机分形体积压裂水平井CO2吞吐模拟

目前,非常规储层开采以水平井分段压裂技术为主,而体积压裂会在地下产生诱导裂缝并沟通天然裂缝形成复杂裂缝网络。为了更好地模拟页岩气在地下缝网中的流动情况,以组分模拟器为平台,基于双孔介质模型,结合随机分形几何系统,将复杂裂缝网络与页岩气数值模型耦合,来建立随机分形裂缝网络模型,并基于该模型进一步研究CO₂吞吐开采页岩气的5个方案。结果表明：CO₂吞吐能够显著提高页岩气的产量,注入压力和注入时间的增加均能提高最终采收率,后者在吞吐开采页岩气的过程中存在最优值,而注入时机过早或过晚都会使生产效果变差,在每个CO₂吞吐周期中存在一个最佳注入时机范围。分形裂缝网络模型为深入开展裂缝CO₂吞吐开采页岩气藏的模拟研究提供了一定的理论基础。     

鄂尔多斯盆地页岩油缝网波及研究及其在体积开发中的应用

鄂尔多斯盆地庆城油田是中国发现的首个页岩油10亿吨级大油田,水平井体积开发是页岩油效益开发的关键技术。文中提出了一种细分切割体积压裂缝网波及体积计算模型,应用多元线性回归的方法建立了关键地质工程参数与微地震覆盖体积关系式,进一步利用矿场实际产量数据对关系式进行校正,建立了缝网波及体积定量表征经验公式,进而绘制了其与产能的相关性图版,为体积压裂工程参数优化给予指导。研究结果表明：鄂尔多斯盆地页岩油体积改造裂缝总体呈现以主裂缝为主、分支缝为辅的条带状缝网形态,形似“仙人掌”。影响缝网波及体积的主控因素依次为入地液量、裂缝密度、排量、油层厚度和砂量。经矿场实践证实,该研究建立的经验公式及相关性图版预测结果准确、可靠,可为庆城油田页岩油水平井体积压裂优化设计及效果评价提供科学依据。