煤层气储层孔渗参数的应力响应特征

由于煤岩质软易碎且力学强度小,煤层气储层具有较强的应力敏感性。在开发排采过程中受孔隙流体压力减小、有效应力增大的影响,储层中的孔-裂隙发生闭合,孔隙度和渗透率降低,致密程度增强,煤岩体对应力的响应程度也随之发生改变。基于力学形变理论,通过推导建立耦合力学应变的孔渗模型,计算并分析轴向应力作用下的煤岩孔隙度和渗透率变化规律,并采用"平均孔隙压缩系数"函数代替传统火柴束模型中的孔隙压缩系数常量,形成改进火柴束模型,以此来分析孔隙压缩系数改变对孔渗参数的影响。结果表明:随轴向应力增加,煤岩的孔隙度、渗透率及孔隙压缩系数均减小;孔渗参数与轴向应力之间满足负指数型数量关系;孔隙压缩系数随轴向应力的动态变化引起孔隙度和渗透率随轴向应力降低的速率减慢。因此,煤层气储层孔渗参数与应力应变之间具有地质关联性,评判储层物性时应考虑孔渗参数的应力敏感程度。     

延川南地区煤储层孔裂隙特征研究

借助于显微裂隙分析、压汞孔隙分析和低温氮吸附等手段,研究了延川南地区煤储层孔裂隙特征。研究表明:该区煤储层显微裂隙较不发育,多以宽度小于5μm且长度小于300μm的裂隙为主体;孔隙类型以吸附孔占据主导地位,渗流孔相对不发育,连通性较差;随构造变形强度的增加,开放性孔逐步转化为细颈瓶孔,过渡孔比例下降,微孔大幅度升高,比表面积加大,纳米级孔隙总孔容升高。     

有效储层物性下限值的确定方法

有效储层是指饱含油气并且具有油气储产能力的储层。有效储层的物性下限位主要包括储层孔隙度、渗透率和含油饱和度下限值。通常认为,当有效孔隙度、渗透率、原始含油、气饱和度达到一定界限时,储层才具开采价值,此界限即为储层的物性下限。通过对有效储层物性下限值影响因素的分析,认为有效储层物性下限值的确定,应使用多种方法从多个方面反映各因素的影响,避免因研究方法单一而在对下限标准取值时可能产生的较大偏差。另外,不同地质条件下的物性下限标准有差别,甚至差别较大,应根据各油田地质特征研究相应的物性下限标准。     

用测井曲线划分煤体结构和预测煤储层渗透率

基于测井曲线划分的煤体结构，利用聚类分析将两淮煤田各矿井煤体结构划分为原生结构—碎裂煤(1类)、碎斑煤(Ⅱ类)和糜棱煤(Ⅲ类)3种类型。根据煤层气试井资料，建立了煤储层渗透率与Ⅱ、Ⅲ类构造煤厚度百分比之间的数学模型，并依据Ⅱ、Ⅲ类构造煤的发育程度，将煤储层渗透率划分为高、中、低渗3个级别。在上述分析和研究的基础上，探讨了两淮煤田Ⅱ、Ⅲ类构造煤和低渗区的分布特征，为煤层气勘探选区避开煤体结构强烈破碎、煤储层可改造性差的区段指明了方向。     

利用CMS-300岩心测定仪研究储层应力敏感

利用CMS-300岩心测定仪研究储层应力敏感，可以扩大储层应力敏感的研究领域。由于该仪器可以同时测试不同围压下的常规孔渗、克氏渗透率、滑脱系数、惯性系数，这是其他仪器不能完成的。研究发现，储层应力敏感不仅与渗透率有关，而且与其他参数也有一定的关系：气体渗透率与应力敏感呈反比；孔隙度和孔隙体积变化与应力敏感呈正比；气体渗透率越小，非均质越严重，滑脱系数、惯性系数变化越大，应力敏感越强。     

注水开发对储层物性及粒度分布的影响

通过注水开发前后所钻井的分析化验资料及物性资料的对比分析,在注水开发过程中水岩作用的实验模拟基础上,结合开发生产实际情况、从储层物性、储层砂岩沉积物粒度分布特征两个方面探讨了注水前后储层孔隙度、渗透率、孔隙结构、岩石密度及沉积物粒度的变化情况。认为在注水开发的过程中,由于受注入水的长期冲刷,储层孔隙结构发生了较大的变化,储层孔隙度、渗透率分布范围也有所改变,造成了储层平均渗透率的升高,储层物性发生     

考虑储层初始有效应力的岩石应力敏感性分析

在原始地层条件下,储层要承受上覆岩层压力和侧限压力、孔隙压力等的共同影响,这些压力等效成初始有效压力(应力)。在考虑初始有效压力情况下对岩石的应力敏感性的分析表明,储层的物性参数(如孔隙度和渗透率等)仍然随着有效压力的增加而逐渐降低,并满足负指数衰减规律。与不考虑初始有效应力相比,渗透率的降低幅度要小一些,即岩石的应力敏感性要弱一些,但更符合实际地层情况下渗透率的变化规律,因此对指导实际生产更具现实意义。     

户部寨气田裂缝型储层物性参数及分类研究

通过对户部寨气田古近系沙河街组沙四段砂岩储层岩心的观察试验,从微观和宏观两个方面分别对气田裂缝的孔隙度、渗透率进行了计算,并依据计算结果,对裂缝性储层提出了三大类Ⅵ亚类的分类方案,最终确定户部寨气田沙四段砂岩储层为第Ⅳ亚类.     

深层超压低孔渗、致密砂岩储层物性新认识

前陆冲断带深层、超深层已陆续发现了许多大中型油气田,其砂岩储层普遍发育流体超压、低孔低渗、甚至致密,但储层试井渗透率远远大于岩心实测渗透率,且高产、稳产。明确超压致密储层高产原因不但对深化认识深层超压砂岩储层物性和油气充注机理具有学术意义,而且对于提升油气储量具有经济价值。通过岩心微米CT扫描和核磁共振检测实验,剖析了深层超压状态下砂岩储层的物性及其变化。结果表明,流体超压改善了储层的孔隙结构,大大地提升了储层的孔隙度和渗透率,由此推断深层超压砂岩储层可能并不致密,颠覆了由常规测试方法形成的深层储层致密的传统认识。     

复杂注水条件下储层电性物性变化机理实验研究

通过利用不同注入水和原生水矿化度对比分析研究,确定了水淹层电阻率变化的主导因素为注入水与原生水矿化度的对比关系,同时研究了不同因素对电性变化的作用机理,分析了岩心孔隙度、渗透率在不同水淹级别下的变化规律.储层水淹后电阻率出现"S"型变化需要满足一定的矿化度对比条件;在束缚水饱和度、孔隙结构有其他条件相同的的情况下,束缚水饱和度越高,电阻率变化形态越不明显;孔隙喉道越大,电阻率形态的变化越复杂.随着不同曲体强度的变化,孔隙度和渗透率越大,孔隙度和渗透率的相对变化量越小,越不明显;反之相对变化量越大.分析结果为更深入地研究水淹层电性、物性变化规律奠定了基础.     

基于变孔隙压缩系数的深部低阶煤层渗透率实验

深部低煤阶煤渗透率研究可为深部煤层气评价选区提供关键依据。基于应力-孔隙压缩系数-渗透率三者关系理论分析,利用高温覆压孔渗透实验数据,构建了变孔隙压缩系数下深部煤层渗透率预测模型。实验结果显示,变孔隙压缩系数下渗透率的预测模型较定孔隙压缩系数下渗透率预测模型能更为准确描述深部煤层渗透率,老君庙矿区的初始孔隙压缩系数为0.09 MPa^-1,孔隙压力随有效应力变化的衰减系数为0.07 MPa^-1,且初始渗透率随着温度升高而降低。根据孔隙压缩系数的定义,计算得到孔隙压缩系数。计算结果显示：实测孔隙压缩系数与拟合孔隙压缩系数之间的相关性较强;随着埋深增加,定孔隙压缩系数较变孔隙压缩系数模型下预测的渗透率偏低,揭示了该地区深部煤层渗透率并非如前所预期之悲观,仍存在一定可采潜力。     

低渗透气藏应力敏感性实验研究

地应力是影响储层物性参数的重要因素,特别是对地应力敏感的储层、、实验研究表明。不管是干燥岩石还是含束缚水岩石,低渗透砂岩气藏储层的应力敏感性是客观存在的。而且这种应力敏感性对储层渗透率造成的伤害不可忽视。随着有效压力的升高,渗透率是逐渐降低的低渗透气藏岩心的孔隙度随有效压力的增大呈指数关系递减。低渗透气藏应力敏感性与储层含水饱和度有关,束缚水饱和度越高。应力敏感性越强。低渗透气藏孔隙变形具有弹塑性变形的特征。     

低孔低渗储集层岩石物理分类方法的讨论

为了在储集层孔隙结构和岩石物理特征基本相同的情况下建立测井解释岩电参数模型，需要按岩石物理特征对储集层进行分类。通过实际资料和理论分析，对比地层流动带指数与储集层品质指数两种宏观物性参数的差异，研究储集层岩石物理分类的有效方法和反映微观孔隙结构变化的特征参数。利用两种指数对松辽盆地大情字井地区和鄂尔多斯盆地姬塬地区典型低孔低渗储集层60块岩心的压汞实验资料进行了分类，结果表明，按照储集层品质指数对储集层进行分类能更准确地反映储集层的孔隙结构和岩石物理特征。理论分析亦证明，储集层品质指数与孔隙结构之间呈单调函数关系，而地层流动带指数与储集层孔隙结构之间并不是简单的单调函数关系，储集层品质指数比地层流动带指数能更准确地反映储集层孔隙结构和岩石物理性质的变化。图6表1参14     

应用分形理论研究鄂尔多斯MHM油田低孔渗储层孔隙结构

基于岩样的毛管压力分析数据,讨论了岩石孔隙结构的分形特征。用孔径小于某一值r的孔隙体积百分比S与r的拟合关系,计算了鄂尔多斯盆地西部MHM油田三叠系延长组和侏罗系延安组低孔、低渗储层孔隙结构的分形维数。计算结果表明,两个层段的毛管压力曲线都存在一个标度区间,在该区间内孔隙结构表现出分形特征。同一块样品的大孔隙段与小孔隙段表现出多重分形,延10段储层孔隙结构的分形维数在大孔隙段比小孔隙段小,而长6段储层的分形维数分布特征却与延10段储层相反。在大孔隙区间延10段的分形维数比长6段小,反映出长6段储层孔隙结构比延10段复杂。研究分析认为,利用孔隙结构分形维数并结合其他孔隙特征参数,可以很好的反映出储层微观孔隙结构的复杂性,为研究储层孔隙结构微观非均质性提供了一个方便有效的手段,并为进一步的储层评价奠定了基础。     

致密储层复杂流体模型及其适用性分析

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;Forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。     

构造抬升对高、低煤阶煤层气藏储集层物性的影响

构造抬升对高、低煤阶煤层气藏储集层物性的影响具有显著差异。低煤阶煤层主要为基质型孔隙，高煤阶煤层主要为裂隙型孔隙。煤岩储集层原地受力分析表明，构造抬升使得基质承受的压力降低。构造抬升模拟实验及煤基质、裂隙渗透率应力敏感性实验表明，构造抬升后煤层压力传导加速，割理开启，渗透率变大；基质渗透率比裂隙渗透率的应力敏感性弱。分析认为：构造抬升对高煤阶煤储集层物性影响明显，地层压力降低，割理、裂缝开启，裂隙渗透率显著增强；高煤阶煤层强烈抬升会使其渗透率增大，造成气体大量散失，对煤层气聚集不利；低煤阶煤层储集层物性受构造抬升影响较弱，由于构造抬升，压力降低，煤层气运移速率增大，对煤层气开采有利。图4参19     

准噶尔盆地西北缘夏9井区主要储层特征

准噶尔盆地西北缘夏9井区主要储层位于三叠系百口泉组及克下组和侏罗系八道湾组,整体上属于中-低孔低渗储层。其中,八道湾组孔隙结构最好,储层岩性以砂岩为主,而百口泉组及克下组孔隙结构相对较差,以各类砾岩和砂砾岩为主。从百口泉组到八道湾组,随地层埋深的减小,各储层物性整体上逐渐变好,砂岩含量相应增高,溶解作用增强,胶结作用和压实作用随之减弱。此外,储层内各砂层的孔隙度自西南向东北沿倾伏背斜的轴部和中段整体上有变高的趋势。这些特征主要是由各种主要成岩作用的先后配置关系、岩性差异及沉积相的控制造成的。     

红河油田长9特低渗油藏局部高孔渗优质储层特征

通过分析红河油田延长组长9段储层的岩石薄片、孔喉测试、油水相渗、启动压力梯度测试等岩心实验以及录井、测井等资料,研究了高孔渗储层特征。结果表明,高孔渗储层岩屑含量略高,云母及黏土含量低,压汞分析的孔喉结构明显优于低孔渗段,相渗曲线等渗点相对渗透率值明显高于低孔渗储层,相同含水饱和度条件下油相渗透率均较高,产水率则低10%以上;微观喉道半径大于1.2μm,启动压力梯度小于0.06 MPa/m。高孔渗储层主要成因是成岩中后期发生了较大规模的溶蚀作用,改善了长9段局部储集空间和渗流通道;高孔渗储层分布在长912储层的中下部,含油性明显要好于低孔渗段。     

考虑应力敏感性的低渗透油藏油井产能分析

低渗透油藏的单井产能主要受储层应力敏感性的影响。油藏流体采出后,地层压力下降,有效应力增加,孔隙度和渗透率均降低,导致油井产能下降。笔者在只考虑基于渗透率降低对低渗透油井产能方程影响的基础上,考虑了孔隙度随应力变化对油井产能的影响,建立了同时考虑渗透率和孔隙度的产能应力敏感性方程,并提出了产能-应力敏感性指数的概念。随着低渗透储层应力敏感性的增强,应力敏感性常数增大,产能-应力敏感性指数同时增大,油井的日产油量迅速降低。新的产能-应力敏感性方程使低渗透油藏油井产能计算结果更加简化和准确。通过实例验证与分析,产能-应力敏感性指数对低渗透油藏单井产能有较强的影响,随着产能应力敏感性指数的增加,油井的无阻流量下降速度降低。与只考虑渗透率降低的油井产能方程相比,新方程更能反映低渗透油藏的实际生产情况,对合理开发低渗透油藏具有一定的指导意义。     

砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10^-3μm²之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。