页岩油微观渗流机理研究进展

页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点,但其开发面临诸多挑战。针对页岩油赋存孔隙空间复杂、渗流机理尚不明确和研究方法亟需探索的关键问题,从孔隙尺度和岩心尺度,系统阐述了页岩油微观渗流机理在实验方法和计算模拟方面的研究现状,探讨了目前存在的问题和未来研究的发展趋势。结果显示,目前多种实验方法结合能较好表征页岩孔隙结构,但对微尺度与岩心尺度流动的表征尚存在不足;孔隙尺度流动机理研究以格子玻尔兹曼方法为代表的直接法和以孔隙网络模拟为代表的间接法为主,但对微尺度效应的考虑有待完善;岩心尺度流动机理研究主要为基于毛管束模型和分形理论,建立考虑边界层效应的渗流模型。指出充分考虑页岩油微纳米孔隙中流动边界吸附/滑移、密度/黏度非均质性、应力敏感、启动压力梯度等因素,耦合不同尺度渗流机理,构建能够准确表征页岩油多相多尺度流动特征的数学模型是未来的主要研究方向。     

大尺度多洞缝型油藏试井分析方法

以渗流力学、弹性力学为基础,建立多洞缝型碳酸盐岩油藏单相流动时的数学模型,给出数学模型的解析解,解析解可用于不同制度下多洞缝型碳酸盐岩油藏生产动态分析.结合解析解给出了多洞缝型碳酸盐岩油藏试井方法,最后结合正交设计理论,分析影响多洞缝型碳酸盐岩油藏生产的相关因素.结果表明:洞的相对大小和裂缝导流能力是影响多洞缝型碳酸盐岩油藏开发效果的主要因素,裂缝导流能力越强,主洞相对体积越大,越有利于开发;当裂缝导流能力差、主洞体积相对较小时,通过控制产液量提高开发效果不明显.     

纳米尺度下液体的流动机理研究进展

页岩储层的储集空间主体为纳米级孔隙-裂隙系统,仅在局部发育微米—毫米级孔隙。随着以页岩油气、致密油气为代表的非常规油气资源成为全球油气勘探开发的新热点,纳米尺度下的液体流动机理研究引起了国内外学者的广泛关注。通过大量的文献调研,对纳米尺度下液体的流动特征进行了系统总结,分析了目前常用的物模实验、分子动力学模拟和直接Monte Carlo模拟等研究手段的基本原理和优缺点,并从实验和模拟两大方面介绍了纳米孔隙内液体流动机理研究的最新进展及成果。在此基础上,探讨了纳米尺度下液体流动机理研究对页岩油勘探开发的启示,指出分子动力学模拟方法是开展页岩储层纳米级孔隙系统内原油流动机理研究的必然选择,同时需要进一步推进纳米尺度流动的实验方法研究。     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏开发理论及方法

以塔河油田为代表的碳酸盐岩缝洞型油藏是以大型溶洞和裂缝为主要储集空间的特殊类型油藏,储集体分布复杂,主体缝洞介质内流体流动不符合达西渗流规律,使得该类油田开发无法借鉴碎屑岩成熟的开发理论和技术。经过近年来的科技攻关研究,深化了缝洞型油藏储集体形成机制,揭示了缝洞型油藏流体动力学机理,形成了超深层缝洞储集体地球物理描述、多尺度岩溶相控缝洞储集体建模、缝洞型油藏数值模拟3项关键技术成果。在塔河油田缝洞型油藏开发实践中,有效指导了注水开发,提高了开发效果。     

碳酸盐岩缝洞储集层电成像测井产量预测

针对碳酸盐岩缝洞储集层中流体流动的非达西渗流特点,应用电成像测井资料图像分割技术,提出一种新的碳酸盐岩缝洞储集层电成像多尺度管流模型产量预测方法。该方法以描述细管中不可压缩流体流动的Hagen-Poiseuille定律为基础,根据碳酸盐岩缝洞储集层井筒内单个缝洞横截面积大小不同这一特征,建立碳酸盐岩缝洞储集层多尺度管流模型,给出碳酸盐岩缝洞储集层多尺度细管平面径向流流量计算公式;引入管流模型产量指数的概念,应用电成像测井资料图像分割结果提取的缝洞面积参数计算管流模型产量指数,最终实现碳酸盐岩缝洞储集层电成像测井资料产量预测。将此方法应用于塔里木盆地北部地区奥陶系碳酸盐岩缝洞储集层,预测结果与实际试油资料吻合较好。图8表1参23     

缝洞型碳酸盐岩潜山油藏研究现状及技术展望

碳酸盐岩潜山油藏储层孔隙主要为裂缝和溶洞,其中溶洞是主要的储集空间,裂缝是主要的渗流通道。由于其空间分布的不规则性和缝洞本身的多尺度性,使得其开采机理、开发方式和如何高效开发仍是一个难题。文章从该类油藏地质特征入手,详细描述了其油藏类型和开发方式研究、以及缝洞渗流特征和数值模拟研究的进展,指出了研究应用中存在的问题,并推荐了有发展前景的研究方向。     

缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟技术与应用

缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间类型多样,溶孔、裂缝、溶洞共存,尺度差异大,流动复杂,既有渗流、裂缝流,又有洞穴流,常用的数值模拟方法已不适用此类复杂介质中的流动问题,为了研究此类油藏的开发机理和剩余油分布规律,建立了缝洞型油藏洞穴流与裂缝流和渗流耦合的数学模型,并用有限体积法对数学模型进行了离散,用自适应方法对方程组进行了求解,形成了缝洞型油藏的数值模拟软件.对塔河油田一个井组剖面和一个缝洞单元进行了数值模拟历史拟合,揭示了此类油藏剩余油类型主要有洞顶剩余油、边角剩余油、阁楼油、底层剩余油、绕流油和充填溶洞剩余油,结果与生产实际相符,证明缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟模型是正确的,对缝洞型碳酸盐岩油藏剩余油挖潜和提高采收率有较大的应用价值.     

塔里木盆地塔中地区碳酸盐岩油气富集的地质条件

塔中古隆起复式油气聚集区在石炭系、志留系、奥陶系及寒武系均发现了大中型油气藏.勘探开发成果与石油地质研究表明,塔中Ⅰ号坡折带大型礁滩复合体、大型风化壳岩溶储集体等是塔中富油气区大型-特大型油气田发育的重要领域;继承性古隆起是油气运聚成藏的基础;多充注点多期次泵注式大面积成藏是塔中海相碳酸盐岩整体含烃、局部富集的关键;多套优质的碳酸盐岩孔-洞-缝岩溶储层是形成大型非常规岩溶缝洞型凝析油气田的前提.塔中富油气区上奥陶统礁滩复合体、下奥陶统风化壳油气藏横向连片、纵向叠置,是油气勘探的重点领域.     

碳酸盐岩缝洞型油藏描述与储量计算

碳酸盐岩缝洞型油藏的描述难度极大。以塔里木盆地塔河油田为例,应用系统层次化的研究方法,将多种缝洞组合、多种油水关系、多套压力系统的复杂油藏,分解成缝洞成因相似、压力系统相同的若干缝洞单元,形成了动、静相结合的缝洞单元综合评价方法以及"平面分单元、分储集类型、纵向分段"的体积法储量计算和储量分类评价方法。目前该方法在塔河油田开发实践中应用效果较好,已推广应用到整个塔里木盆地的碳酸盐岩油气开发和缝洞型油藏描述中。该方法对非常规油藏也具有一定的指导意义,主要是依托高精度三维地震、钻井和动态资料,进一步提高非常规油藏的描述精度。     

塔里木盆地深层碳酸盐岩缝洞型油藏体积开发实践与认识

塔里木盆地碳酸盐岩缝洞型油藏由大小不同、形态各异的缝洞体构成,与传统的层状陆相砂岩油藏、裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏有本质不同。通过多年的研究和开发实践,基于碳酸盐岩缝洞型油藏开发的地质特点、流动机理、缝洞体刻画技术和开发动用方式,创造性地提出了缝洞型油藏"体积开发"理念。构建了以缝洞单元体为研究对象,以缝洞体空间配置、储量大小为基础,按缝洞进行体积开发,逐"体"动用的思想,采用多种开发井型、多种工艺技术手段、多类型的注入介质,进行缝洞体全方位、全过程的体积开发与挖潜,改善了资源结构与产量结构,实现了塔河缝洞型油藏的高效开发。图4表1参19     

一种新型圈闭：断控缝洞型圈闭

近年来,中国石化西北油田分公司在塔里木盆地顺托果勒低隆起超深层碳酸盐岩中发现了10×10⁸ t级油气田——顺北油气田。顺北油气田的圈闭为新发现的断控缝洞型圈闭。在走滑断裂作用下,顺北地区中-下奥陶统碳酸盐岩地层因构造破裂产生了大量裂缝、孔洞与洞穴,形成了沿走滑断裂带展布的碳酸盐岩缝洞型储集体。这些储集体在上覆泥质岩区域盖层和致密碳酸盐岩局部盖层封挡条件下,形成了断控缝洞型圈闭。根据走滑断裂构造样式、破碎程度和内部储层分布特征等控制因素分析,将断控缝洞型圈闭划分为压扭型、平移型、张扭型及复合型等4个亚类。断控缝洞型圈闭的发现进一步丰富了海相碳酸盐岩油气成藏理论,为深层-超深层碳酸盐岩领域油气勘探开发提供了科学依据。     

缝洞型碳酸盐岩凝析气藏不同开发方式全直径物理模拟研究

缝洞型碳酸盐岩凝析气藏储层结构、流体性质复杂,造成其流动机理及凝析油反蒸发机理不同于砂岩凝析气藏,需要进行开发机理研究来为缝洞型碳酸盐岩凝析气藏提高采收率提供理论基础。本文取得塔中Ⅰ号碳酸盐岩凝析气田露头岩心造缝造洞,采用现场取得的油气样进行配制,使用高温高压全直径岩心设备进行了垂直衰竭、水平衰竭、注干气保持压力、注水保持压力、注干气吞吐、注水替凝析油的全直径岩心物理实验研究。实验根据缝洞型储层不同结构特征分类对比了各种开发方式对凝析油采收率的影响,对缝洞型储层高含凝析油型凝析气藏的合理开发具有很好的指导意义。     

2011年国际石油十大科技进展

①储集层物性纳米级实验分析技术投入应用。一项数字岩石物理技术——基于高分辨率纳米CT扫描系统与FIB扫描电镜的一种纳米级实验方法,具有超高分辨率和三维可视化展示等特点,其可对致密储集层微观孔喉结构进行无损伤立体重构、确定孔隙分布特征与储集层参数,揭示流体渗流机理与油气成藏过程。它通过多尺度岩心扫描确定孔隙度、渗透率、孔喉连通指数与储集层力学性质的相关参数,并利用晶格玻尔兹曼原理模拟油气渗流机理,建立基于真实三维孔隙模型的非常规油气成藏动态模型。②致密油开发关键技术突破实现工     

复杂碳酸盐岩缝洞型储层的地震精细预测方法

利用地震属性能够对非常规储层中的裂缝等不连续异常进行识别,但碳酸盐岩缝洞型储层非均质性强,地震信号响应复杂,使得储层精细结构描述面临重大挑战。为此,提出针对目标储层的裂缝精细预测技术流程,首先使用构造导向滤波(SOF)方法去除地震数据中的噪声,在保留断层构造特征的基础上,增强地震数据中的有效信息;其次,充分挖掘地震信号的多尺度特征,开展多方法技术的组合应用,包括基于三维多尺度体曲率属性(3D MSVC)、蚂蚁追踪、最大似然属性以及基于二维希尔伯特变换的储层裂缝多尺度体边缘检测;最后,将这些方法获得的缝洞储集体的多源特征信息进行降维优化和融合,从而降低地震精细预测的多解性和不确定性,实现碳酸盐岩缝洞储集体不同尺度特征要素信息的同步检测。实际地震资料应用结果表明,该方法对裂缝、溶洞、古河道和隐伏断裂有很好的检测效果,能够为碳酸盐岩缝洞型储层勘探开发提供有效的技术支撑。     

塔河油田缝洞型油藏流动单元的定义和划分

目前,流动单元研究在砂岩油藏研究中已得到广泛应用,但对于缝洞型碳酸盐岩油藏来说,由于成岩后生作用、构造断裂作用、溶蚀作用等多种因素对储集空间的综合影响,使砂岩油藏的流动单元研究方法难以直接应用于缝洞型碳酸盐岩油藏.因此,针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩地质特征,论证了该区碳酸盐岩储层渗流屏障的存在及其类型,探索性提出区别于砂岩油藏的缝洞型碳酸盐岩储层流动单元的综合研究方法,包括油藏压力趋势分析法和流体性质分析法等,并综合缝洞型储层的发育特征初步划分了该区的缝洞型碳酸盐岩流动单元.     

碳酸盐岩储层缝洞的预测方法与应用

为了更好地预测北非S油气田上白垩统Abiod组碳酸盐岩储层的缝洞分布情况，结合已有的钻井资料，综合运用FTEC和Ant tracking技术对该区的缝洞及断裂体系进行了预测。研究表明，构造破裂作用是S油气田储层形成和发育的主要因素，裂缝是储集层的主要渗流通道；同时得出，FTEC方法对构造起伏大、构造复杂的地区的储层缝洞预测能够取得很好的预测效果，并有效地克服了基于地震数据体的Ant tracking断裂体系预测方法的局限性。上述两种方法的综合运用，有效地提高了碳酸盐岩储层缝洞预测的精度，为S油气田碳酸盐岩储层缝洞预测提供了新方法和新思路。     

缝洞型碳酸盐岩地下储气库高速注采渗流特征及库容动用机理

四川盆地是中国重要的天然气产能基地，目前已开发相当规模的碳酸盐岩气藏，该类气藏储层缝洞系统发育并具有超低孔隙度、低渗透率特征，气藏枯竭后可改建为地下储气库（以下简称储气库），以满足天然气高峰使用时期和冬季天然气保供的需求。但国内尚无此类型储气库成熟的建库经验，而缝洞型储气库的高速注采渗流特征是验证建库和用库的可行性的重要依据。为此，以中国石油西南油气田公司筹建的首座缝洞型储气库——牟家坪储气库为例，基于地震、露头等数据资料，设计了具备储层特征的缝洞组合方案，并构建了三维数字岩心模型，然后基于模型开展数值仿真模拟，计算其在高速开采过程中各区域气体压力和流速变化规律，最后从微观尺度分析了缝洞型储气库的渗流特征和库容动用机理。研究结果表明：(1)储层渗透率越高，缝洞内气体动用越快，渗流滞后的效应越显著；(2)同一缝洞组合条件下，气体流速和开采量与开采压力梯度成正比，开采压力梯度对气体渗流特征有着显著影响；(3)缝洞系统中存在狭窄裂缝，裂缝开度越小，缝洞间渗流滞后效应越明显；(4)缝洞组合和形态结构越复杂，渗流滞后越显著。结论认为，该方法能够为研究缝洞型碳酸岩盐储气库注采渗流特征和库容动用机理...     

塔河油田奥陶系缝洞型油藏储量计算方法

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏属古岩溶缝洞型油藏，储层发育受控因素多，非均质性强，储集空间多样，储集类型复杂，既有裂缝-溶蚀孔隙型储层，也有裂缝-溶洞型储层，堪称世界上最复杂特殊的碳酸盐岩油藏，油藏描述难度大，常规的储量计算方法不能有效使用。在分析塔河油田缝洞型储层连续性特征尺度的基础上，提出了采用孔隙体积来表征缝洞型碳酸盐岩油藏的储集性及相应的储量计算方法，采用多元回归分析方法和数值模拟方法，计算了典型区块的缝洞型碳酸盐岩油藏储量，对塔河油田奥陶系油藏精细描述和后期开发方案调整具有重要意义。     

致密砂岩气藏开发传质过程的时间尺度研究

致密砂岩储层在空间上具有强烈的尺度性,包括致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力缝尺度以及宏观气井尺度,这种多尺度结构对气藏流体在储层空间分布和流动中起控制作用。致密砂岩气藏开发传质过程包括基块孔喉尺度的解吸、扩散和渗流,还有天然裂缝和水力裂缝尺度的渗流。气体在不同空间尺度中的流动具有时间效应,在裂缝中流动较快,在孔隙和喉道中流动较慢,而微孔中的扩散更慢,且易受外界环境变化的影响。基于4种尺度下气体的传质过程,推导了各个尺度下不同传质过程的特征时间计算公式,得到了对应空间尺度下的时间尺度范围,结果表明,基块中的扩散和渗流过程在时间尺度上分别为101~1010s和100~106s,而天然裂缝和人工裂缝中在时间尺度上为10-2~101s。指出致密砂岩气藏开发要注意储层保护与改造并举,采用特殊结构井、多层合采井和钻加密井等技术。     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型储集体动态连通性分析

塔河油田奥陶系油藏是大型碳酸盐岩裂缝和岩溶缝洞型油藏。油藏的储渗空间主要为规模不同的溶洞、裂缝带、溶蚀孔隙和微裂缝。油藏开发实践证实,油藏呈现出多缝洞系统、多压力系统、多个渗流单元的特征。针对储集层复杂的特点,提出了利用动态信息分析油藏缝系统与洞系统之间连通性的研究思路和方法（包括油藏压力趋势分析法、井间生产干扰分析法、流体性质差异分析法、井间干扰试井法和示踪剂法等）,并结合塔河油田实际资料,进行了流动单元初步划分和分析。