排采降压诱发煤层剪切破坏机理与防控对策

煤层压力衰减会导致煤岩体剪切破坏,诱发井壁失稳、套管损坏和出煤粉等井下复杂事故。为预防煤层破坏,以沁水盆地南部二叠系山西组3号煤层为研究对象,基于单轴应变模型分析了排采降压过程中的煤层应力路径及其破坏行为,明确了煤层破坏影响因素,并提出了控制井底流压和CO_2-ECBM相结合的防控技术对策。结果表明:煤层水平有效应力在排水阶段随孔隙压力的降低而线性增大,但在解吸阶段却随孔隙压力的降低而非线性减小,气体解吸能够加速煤层剪切破坏;煤层初始水平应力越小,垂向应力、初始孔隙压力、临界解吸压力越大,气体吸附效应越强,煤岩体弹性模量、泊松比越大,单轴抗压强度越低,则煤层临界破坏孔隙压力就越大;煤层破坏前转注CO_2既能有效避免煤层破坏,也可提高煤层气采收率,不失为CO_2-ECBM的良好作业时机。     

超破裂压力注气开发煤层甲烷探讨

中国大多数煤层气藏具有低压、低渗、低饱和等特点，采用常规增产改造和降压开发技术难于奏效。文章提出了超破裂压力注气技术开发该类低渗煤层气藏的设想，将一次开采与增产改造、提高采收率紧密结合，在开发初期即实施提高采收率措施。研究表明，煤层甲烷解吸-扩散-渗流过程受多种因素影响，在煤层气开发中，一方面需要提高煤层渗透率，另一方面还必须促进甲烷高效快速解吸。超破裂压力注气开发煤层甲烷的机理主要包括降低甲烷分压诱发甲烷解吸，通过竞争吸附置换解吸甲烷，诱发微裂隙形成和天然裂缝延伸，补充能量，防止裂缝闭合和水相圈闭，降低应力敏感损害。超破裂压力注气方式包括注气吞吐和气驱，注气吞吐适用于单井开发，气驱则要形成注采井网。要针对注气开发煤层气特点，选用合理的注气和完井方式，形成注气开发煤层气配套技术，提高煤层甲烷产量和采收率。     

塔里木盆地东河塘构造石炭系东河砂岩储层碱敏损害机理

钻采过程中，进入地层的流体与储集层敏感性组分不配伍常常导致地层损害。塔里木盆地东河塘油田下石炭系东河砂岩储层与高ＰＨ值工作液的相互作用也是如此。采集该储层岩样品２００余块，进行岩相学分析和敏感性实验表明：ＰＨ值越高，地层损害程度越大；而高ＰＨ值的工作液不仅引起粘土矿物的分散、运移，而且还导致部分矿物的溶解和新矿物的沉淀，使渗透率大幅度下降；同时，碱敏损害程度亦与盐度和流速有关。     

钻井液完井液屏蔽环重复形成的实验模拟

深探井及多目的层油气探井在进行中途测试、完井测试和起下钻作业中，不可避免地造成钻井完井液滤饼遭受多次形成与破坏，此时滤饼的性能发生了较大的变化并对测试结果产生重要的影响。选取四川盆地川东北区长兴组和飞仙关组碳酸盐岩储层不同渗透率级别的岩样及改性钻井完井液，利用高温高压动态损害评价仪进行了钻井完井液屏蔽环重复形成与返排的实验模拟。结果表明，多次形成于基块和裂缝岩样中的钻井完井液屏蔽环的暂堵率和强度都得到了提高。重复作业时滤饼不断地向裂缝深部推进并因应力敏感损害而难返排，致使裂缝岩样渗透率恢复率降低明显，相反基块岩样一般仍可得到满意的渗透率恢复率。适当增大返排压差可以提高岩样渗透率的恢复率。     

油气田开发地质学:发展趋势与策略

作为现代石油地质学与油气田开发工程的交叉学科,油气田开发地质学为提高油气田开发水平及技术应用效果发挥了重要作用.未来油气藏描述技术将以快速获得油气藏各尺度下的三维结构动态变化信息为目标,对油气藏物理化学、地球化学性质的变化及评价、控制技术的需求将更加迫切.剩余油分布理论及预测技术、油气藏开发演变理论与控制工程将大有所为.复杂油气藏的认识将更多的依赖于地质力学、岩石物理学、界面化学、粘土矿物学、纳米科学与技术.文章讨论了学科中长期发展目标和战略任务,指出油气藏岩石物理学、油气藏开发地球化学、非常规天然气开发地质学、油气藏描述及开发地质建模、剩余油分布理论及开发工程是优先重点发展领域,强调必须狠抓典型基地建设,形成长期稳定的理论和技术创新基地.     

集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的新型钻井完井液

超低渗透钻井完井液缺乏架桥的刚性粒子,形成的滤饼强度值低,在裂缝宽度大于50 μm时,滤饼强度不足5 MPa,且返排恢复率低,对裂缝性储层的保护具有一定局限性.选取四川盆地致密砂岩岩心,开展了集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的钻井完井液保护裂缝性储层能力的实验评价.结果表明,在3.5 MPa正压差下,该钻井完井液对500 μm以内不同宽度级别的裂缝均有很好的封堵效果,且滤饼强度均可承受15 MPa的压差,返排恢复率也有所提高,特别是酸洗后返排恢复率在80%以上.该钻井完井液充分利用超低渗透钻井液动态降滤失剂的降滤失性和较宽的封堵范围,并具有屏蔽暂堵技术的高强度、高返排恢复率的优点,拓展了利用固相颗粒保护裂缝性储层的能力.     

致密砂岩含水饱和度建立新方法--毛管自吸法

为了能够准确模拟原地条件,在岩心中建立所需的含水饱和度并保证水在岩心中均匀分布、不改变岩心的孔隙结构和成分是十分必要的.目前,建立含水饱和度的方法主要有烘干法(或风干法)、离心法和驱替法.鉴于致密砂岩气层岩性致密,并普遍存在超低含水饱和度现象,利用这些方法在致密砂岩岩心中建立低于束缚水饱和度的含水饱和度状态是十分困难的或不现实的.因此提出了一种建立含水饱和度的新方法-毛管自吸法,利用该方法能够在致密岩心中建立所需的含水饱和度,并通过实验证实了该方法是可行的.     

氧化处理缓解煤岩储层煤粉堵塞损害实验

为了优化煤层气井的压裂排采效果，以贵州织纳区块上二叠统龙潭组16号煤层煤岩为研究对象，开展了粉状煤样的NaClO溶液浸泡实验和柱状含裂缝煤样的NaClO溶液驱替实验，并且利用激光粒度分析、红外光谱测试及Zeta电位测试等手段，评价了NaClO解除煤岩天然裂缝中煤粉堵塞的效果，分析了氧化液与煤粉的反应机制，进而揭示了煤岩氧化解堵增渗机理。研究结果表明：①NaClO溶液对煤岩有机和无机组分具有明显的溶蚀效用，并且浓度越高，对煤粉的溶蚀率越高、“物质净移除”效果越好；②浓度分别为0.1%、1.0%的NaClO溶液可以有效解除煤粉在压裂液中的聚集，使其在压后排采过程中易于被排出；③经过NaClO溶液的氧化作用后，煤粉粒径降级，压裂液浸泡后引起的煤岩基块和煤粉吸水膨胀损害将得到有效的缓解，并且煤粉粒径越大，粒径降级率越高，浓度为1.0%的NaClO氧化液对煤粉粒径的降级效果为最佳；④经过浓度为1.0%的NaClO溶液氧化后，含裂缝煤样的渗透率可提高4.22倍，增渗效果明显。结论认为：①氧化液能够溶蚀煤粉和缝面煤岩组分、改变煤粉及缝面物理化学性质、解除煤粉颗粒聚集、促使已发生膨胀的煤粉粒径降级，进而加快已形成堵塞的煤粉的排出进程；②氧化处理有望成为煤岩储层解堵改造的一种新技术。     

煤层气储层破坏机理及其影响研究

本文对煤岩储层的破坏微观机理进行介绍,并考虑煤岩孔隙气体对煤岩坡坏的影响。在认清煤岩破坏机理的基础上,分析了在煤层气钻井、水力压裂和生产过程中煤岩破坏情况及其预测途径。     

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用断裂力学有限元法,建立了裂缝宽度预测的有限元模型,研究了川西守向井致密气层中裂缝宽度,裂缝长度及裂周围应力变化与液柱压力的关系,用弹塑性断裂力学有限元法来确定裂缝的宽度以及裂缝尖端处的应力强度因子,同时研究裂缝周围的应力变化,目的是通过大量的计算机模拟,找出裂缝宽度变化与井筒压力的关系,最终建立工度与井筒压力,地层岩石力学特性参数及裂缝长度的预测模型,结果表明,同一井筒压力作用下,总能找到某一临界缝长度,使得应力强度因子达到最大,超过这一临界裂缝长度时,裂缝的开裂能力减弱,要使缝继续扩展,则必须提高应力强度因子,文章研究方法为预测裂缝宽度,裂缝走向提供了理论数据。