川西须家河组泥页岩气成藏条件与勘探潜力

四川盆地川西坳陷上三叠统须家河组具备泥页岩气藏形成的地质条件,其泥页岩厚度大,分布广;有机质丰度高、母质类型好、成熟到过成熟,概略计算资源量为8.4×10¹² ~33.5×10¹²m³,为第四次全国资源评价同一地区常规天然气聚集资源量的3.8~15.3倍,川西坳陷泥页岩气具有广阔的勘探前景,有望成为该区天然气资源接替的新类型。目前在对上三叠统的钻探中,须家河组泥页岩普遍表现出超高压和活跃的气显示,在砂、泥岩频繁互层段已经获得工业气流。川西致密砂岩气藏勘探技术可直接为泥页岩气勘探服务,同时还需要发展钻探深层泥页岩气藏的水平井钻井、完井技术和泥页岩储层改造技术。     

页岩气储层的基本特征及其评价

页岩气独特的赋存状态,"连续成藏"的聚集模式,区别于常规天然气储层的特征以及评价内容等决定了页岩气储层研究的特殊性。目前,国内针对页岩气储层特征及评价的工作开展得相对较少,需要建立相应的评价标准。在大量调研国外文献的基础上,综合利用四川盆地最新的浅井钻探和野外露头取样资料,从常规储层研究思路入手,详细分析了页岩气储层的基本特征(有机质特征、矿物组成、物性特征、储渗空间特征),进而总结了页岩气储层评价的主要内容;同时,借鉴美国页岩气勘探成功经验,从实际资料出发,筛选出有机质丰度、热成熟度、含气性等8大关键地质因素,进而提出了一套较为适用的储层评价标准。据该标准评价后认为,四川盆地下古生界筇竹寺组和龙马溪组2套海相黑色页岩具有良好的勘探开发前景。     

页岩气储层岩石力学特性及脆性评价

页岩气储层的岩石力学特性对开发影响极大,进行页岩破坏机理、力学特性和脆性评价方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计工作提供技术支撑。采用室内试验和测井分析相结合的方法,在黑色页岩力学特性研究的基础上,分析了其脆性破坏特征及影响因素,提出了一种利用岩石弹性参数和矿物组成综合评价页岩脆性的方法,并介绍了利用测井资料计算单井脆性剖面的流程。研究表明,页岩普遍具有脆性破坏的特征,破坏类型与页岩种类、取心深度、取心方位和加载条件相关,低围压下标准试样以劈裂式破坏为主,全应力应变曲线经历极短的塑性屈服阶段即发生破坏,高围压时多出现双剪式和单剪式破坏,页岩的脆性与试样的弹性参数和矿物组成关系密切。实例分析表明,脆性特征影响压裂效果,与压裂造缝能力和产气情况吻合良好。综合脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。      

泥页岩水敏性对盐岩层塑性变形的影响

由于处在盐岩层夹层中的泥页岩水敏性的影响,经24小时吸附水化和渗透水化后的泥页岩膨胀压力高达36.44MPa。抑制泥页岩水敏性是控制盐岩层塑性变形的有效途径。     

页岩气勘探的地球化学指标及测井分析方法初探

页岩气有别于已经大量开采的常规天然气,在成藏机理及赋存特征方面都有其独特的特点,识别页岩气的方法也有别于以往对常规天然气气藏的判别模式。总有机碳含量、成熟度是其重要的判别指标。通过对这些地球化学指标的认识,作为对可用地化分析样品的补充,利用测井资料计算这两个参数将有助于对页岩气藏的识别。总有机碳含量代表了页岩气源岩的生气潜力,成熟度则表现干酪根的演化程度,两者综合指示页岩储层中可能存在的天然气量。     

瞬态力-热耦合作用下水泥环形态对套管应力的影响

基于页岩气水平井压裂工程实际,采用解析法与数值法结合的方式,建立了压裂过程中井筒温度场计算模型和套管偏心、水泥环缺失有限元模型,据此研究瞬态力-热耦合作用下的水泥环形态对套管应力的影响。结果显示:1)页岩气井压裂过程中瞬态力-热耦合作用显著提高了套管应力;套管应力呈先升高后降低的动态变化,最大应力值出现在压裂初期。2)水泥环完整或套管偏心时,瞬态力-热耦合作用降低了套管应力周向分布不均匀差异;水泥环缺失时,套管应力随着缺失角、偏心距的增大而提高。研究结果对于精确计算页岩气井压裂过程中的套管应力具有重要意义。     

新型封堵剂FDJ-EF封堵特性及其作用机理

封堵近井壁微裂缝是避免硬脆性泥页岩地层井壁失稳的有效手段之一。在分析各类型水基钻井液防塌封堵剂的基础上,优化研制出一种新型热塑性聚酯类封堵剂FDJ-EF;通过具有模拟微裂缝金属缝板的高温高压封堵仪,评价FDJ-EF的封堵效果,证明其在较宽的温度范围(80～140℃)内具有优异的封堵性能,且其封堵能力强于目前常用的防塌封堵剂(聚乙二醇、乳化石蜡、乳化沥青);通过荧光光度计分析,FDJ-EF无荧光显示;通过封堵特征微观观察及粒度分布测量等实验手段,探讨了FDJ-EF的封堵机理。结果表明,其封堵机理主要为:在软化温度范围内,FDJ-EF封堵粒子在压差作用下软化变形,与其他固相颗粒一同挤入微裂缝内,在短时间内形成致密的封堵层,一方面阻碍了压力和滤液传递,一方面增强了黏土矿物的胶结强度。     

页岩层序划分的界面沉积标志及地球化学指示

页岩油气勘探需解决的一个基础核心问题是建立富有机质页岩高精度岩相层序,准确预测页岩甜点段。受页岩沉积相对连续与特征变化难识别等因素控制,页岩地层层序关键界面识别难度较大。文章通过国内外文献调研,结合北美和国内部分页岩沉积储层实例特征,指出在页岩沉积中的相对较浅区域,小型冲刷面、低角度的页岩层断面、软质沉积物变形、壳质纹层和冲断构造碎屑等沉积特征的出现是层序边界的重要沉积学指示。对应等时地层中未出现以上明显剥蚀面的连续页岩层沉积,岩相组合转换面、不同类型滞留沉积物、黄铁矿鲕粒层或磷酸盐结核面,加之配合指示氧化-还原条件（有机地化参数、无机微量/主量元素等）及有机物/矿物富集变化规律（有机质丰度、沉积物密度、矿物成分含量等）的地球化学指标可综合判断层序边界或最大海泛面。文章结合国内外实例,详细总结梳理了在测井资料辅助下,使用沉积学特征和地球化学参数分析判断层序界面的关键问题和理论解释,提倡在页岩层序地层划分中,利用钻测井曲线和岩相组合划分三级层序,并结合使用沉积特征和地球化学参数准确搭建四级及以上高频层序格架。     

川南龙马溪组页岩孔隙分形特征

以川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩为对象,基于压汞实验测试结果研究其分形特征。对压汞法实验结果进行分析,采用Menger海绵模型和基于热力学关系的分形模型,计算得到川南地区龙马溪组页岩的分形维数。研究结果表明基于热力学关系的分形模型比较恰当地反应了川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩的孔隙结构;龙溪组页岩具有明显的分形特征及较大的分形维数,分形维数在2．9337～2．9941;页岩孔隙的分形维数与TOC含量、脆性矿物含量呈正相关,而与黏土矿物含量、碳酸盐岩含量及长石呈负相关,其中黏土矿物中高岭石和绿泥石、碳酸盐岩中方解石及脆性矿物的石英对页岩孔隙结构分布特征影响较大。     

考虑应力敏感和复杂运移的页岩气藏压力动态分析

页岩气藏渗透率极低,储层存在很强的应力敏感性,所以需对其进行水力压裂。通过分析吸附解吸、Knudsen扩散、非稳态窜流和渗流等多种气体运移机制来建立页岩气藏复合模型,采用Mathieu函数、Pedrosa变量代换、正则摄动理论、拉普拉斯变换和Stehfest数值反演等方法来求解数学模型,并绘制出无因次拟压力曲线,同时对渗透率模量、SRV半径、外区裂缝渗透率、扩散系数和解吸压缩系数等相关参数进行敏感性分析。结果显示：气体流动阶段可划分为9段,渗透率模量的增加导致气井定产量生产时所需压差增大,而SRV半径和解吸压缩系数的增大使得压差减小;较大的外区裂缝渗透率与较小的流度比相对应,扩散系数越大,页岩基质表观渗透率越大,窜流发生的越早。提出的试井模型可提高页岩气藏压力动态分析的准确性,对压裂开发页岩气藏具有一定的理论指导意义。