页岩气井压裂返排液对储层裂缝的损害机理

为了弄清压裂液返排过程中对页岩气储层裂缝的损害机理,选取四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组页岩和压裂返排液,利用压裂返排液对造缝岩样开展压裂液返排和气驱压裂液实验,监测压裂液返排流动阶段的岩样液相渗透率、返排液固相粒度分布和浊度变化,对比压裂液气驱前后的气测渗透率,分析压裂返排液对页岩气储层中裂缝的损害机理与损害程度。研究结果表明：①压裂返排液作用后,页岩渗透率损害率介于53.1%～97.6%,返排液固相粒度区间显著缩小,液相滞留所造成的相圈闭损害、固相残渣堵塞、气相携液诱发微粒运移和盐结晶是其主要的损害方式;②气相流阶段,渗透率损害率降至23.1%～80.2%,滞留液相损害有所缓解,但固相残渣堵塞和返排液在裂缝面的盐结晶损害仍然难以避免;③基于页岩气井压裂液返排过程中对裂缝的损害机理,考虑到返排液的处理难度及其对储层裂缝的损害,建议应积极发挥压裂液的造缝能力,优化压裂液性质与用量,尽量做到不返排或少返排压裂液。     

新型钻井液用成膜封堵剂CMF的研制及应用

针对渤海辽东湾某油田地层硬脆性泥页岩裂缝发育特点,笔者通过控制反应条件,制备了平均长径比在20～30之间的三水碳酸镁晶须和水合碱式碳酸镁晶片,并在此基础上与常用成膜剂LPF-H复配,研制了一种新型成膜封堵剂CMF,其中LPF-H∶晶须∶晶片的配比为7.0∶1.6∶0.4。室内实验结果表明,成膜封堵剂CMF与钻井液体系具有良好的配伍性,流变性能能够满足携岩屑要求,对不同渗透率砂盘的封堵能力优于常用成膜剂LPF-H。晶须、晶片与LPF-H这三种材料相互协同作用,在井壁形成一层致密、具有一定强度韧性的隔离膜,能有效封堵地层裂隙,稳定井壁,降低钻井液处理剂的损耗。该成膜封堵剂CMF在渤海辽东湾某油田X-1井进行了现场试验,结果表明,加入成膜封堵剂CMF后,钻井液性能满足要求,滤失量和表皮系数均低于采用成膜剂LPF-H的邻井X-2。这说明,成膜封堵剂CMF能够满足该油田钻井过程中储层保护的需要,具有推广应用前景。      

海上低孔低渗气田抗高温完井产能释放液的研究

低孔低渗气田的主要产能释放措施是酸化和压裂,而海上油气田受完井方式、作业成本、安全要求等因素制约,储层改造措施技术有限。为解决文昌低孔低渗高温气田产能释放问题,通过对酸化以及储层保护等多方面研究,分别构建了具有酸化、破胶、扩孔和防水锁等功效的适合文昌气田定向井和水平井的新型完井产能释放液体系,体系酸溶率7.70%~12.99%,深部酸化能力强,可有效降低毛管压力和增加助排性,系列流体污染后渗透率恢复值大于90%,且二次污染后渗透率恢复值仍保持稳定,具有良好的储层改造和保护效果。完井产能释放液体系在文昌气田应用后,各井清井测试产能平均达到配产产量的1.7倍,充分释放了低孔低渗高温气田的产能需求,为类似海上低渗气田的开发提供了借鉴。      

四川盆地中部中二叠统热液白云岩储渗空间类型及成因

近年来,四川盆地川西北地区有多口井在中二叠统栖霞组、茅口组钻获高产气流,展现出该层系巨大的天然气勘探潜力,但有关该盆地中二叠统白云岩储层的成因机理则众说纷纭,一直未达成共识。为此,基于川中地区栖霞组、茅口组岩心及薄片等岩相学特征,以及碳、氧、锶同位素和包裹体均一化温度等地球化学特征,开展了中二叠统热液白云岩储渗空间类型及储渗相特征研究,分析了白云岩储层的成因及其控制因素。结果认为:(1)茅口组、栖霞组石灰岩地层经历了构造控制热液活动,发育萤石、鞍状白云石、天青石的热液矿物组合和膨胀角砾结构;(2)较之于宿主石灰岩,细—中晶云岩和鞍状白云石均呈现出δ18O负偏移、87Sr/86Sr正偏移;(3)中二叠统形成由热液溶孔、热液白云岩晶间孔、热液溶洞、热液扩溶缝等4种储渗空间构成的热液白云岩储渗体。结论认为:(1)热液白云岩储集相发育和分布受深大断裂的控制,呈"透镜状"分布在具"下凹"地震反射特征的区域;(2)中二叠统热液白云岩储集相与下伏烃源岩和上覆封堵层的有机组合可构成有利的天然气勘探目标。     

页岩气储层缝网压裂理论与技术研究新进展

为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制等方面的理论新进展,主要包括：页岩脆性从建立矿物、力学的半定量门限值测定发展到整合了岩石组分、弹性力学、天然裂缝发育特征的综合评价;缝网扩展从定向延伸理论发展到随机天然裂缝分布下的缝网形成模拟;储层改造体积从依赖微地震监测等仪器技术发展到依托于离散裂缝网络、扩展有限元的数学理论评价方法;压裂液从滑溜水（减阻水）和线性胶压裂液体系的泛用到少水或无水等新型压裂液的研制与应用。在此基础上,指出了页岩气储层缝网可压裂性综合评价、深层页岩气压裂、页岩气压裂施工曲线诊断、页岩气重复压裂理论、新型压裂液体系研制及其返排控制等理论和技术所面临的挑战,并预测了相关技术的发展趋势,以期为我国后续页岩气高效开发提供理论与技术指导。     

储层原生水对页岩气赋存状态与流动能力的影响

储层原生水对页岩气吸附规律和流动能力的影响情况目前尚不清楚,为此选用四川盆地长宁—威远地区下志留统龙马溪组页岩样品,基于吸附平衡法制取不同含水饱和度的实验样品,开展了高压等温吸附实验,探讨不同含水饱和度下页岩等温吸附作用及机理,并运用自主研发的稳态流动实验装置测试了不同含水饱和度下页岩气的流动能力。研究结果表明:(1)页岩储层微米—纳米级孔隙中原生水的存在降低了页岩的吸附能力,含水饱和度为40%时,模拟计算的总含气量比常规认识下的计算结果下降了18%;(2)页岩视渗透率是压力的函数,低压下努森扩散作用使得页岩视渗透率随压力降低而明显上升,当平均压力为5 MPa、含水饱和度达到50%时,与不含水相比页岩视渗透率下降约70%;(3)当含水饱和度低于临界含水饱和度时,水主要以不可动水赋存在微孔和介孔中,对页岩气流动能力影响较小,而大于临界含水饱和度时,水的赋存位置发生改变,导致页岩气流动能力大幅度降低。结论认为,准确认识页岩储层原始含水饱和度及临界含水饱和度,有助于准确计算页岩气储量、合理预测气井产量。     

煤层气工作流体储层伤害评价方法的适宜性研究

目前,被普遍接受的煤层气工作流体储层伤害评价指标是渗透率变化值,其常用的渗透率测试方法多达6种,尚未见到采用实际测量方法对比研究6种测试方法适用性的成果报道。为此,在实验室内采用恒压法、恒流量法、岩屑脉冲衰减法、柱塞脉冲衰减法、压力振荡法和核磁共振法等6种方法,随机选取3组沁水盆地15号煤平行样品,对其在钻井液和压裂液伤害前后的渗透率进行测定,计算储层伤害前后的渗透率平均值和绝对储层伤害、相对储层伤害数据,进而采用简单排序法、一阶减元等序统计算法和测试原理分析法处理分析上述数据,通过绝对储层伤害和相对储层伤害排位的稳定性筛选适用的测试方法。研究结果表明:(1)恒压法和恒流量法实测的绝对储层伤害结果偏大,岩屑脉冲衰减法、柱塞脉冲衰减法和压力振荡法实测的结果偏小,核磁共振法实测的结果居中;(2) 6种方法实测的相对储层伤害分布无明显规律;(3)在煤层气储层伤害评价时,渗透率测试方法优先选择顺序为:岩屑脉冲衰减法恒流量法核磁共振法柱塞脉冲衰减法=压力振荡法=恒压法,这是由各种方法的测试机理所决定的。结论认为:(1)岩屑脉冲衰减法最适合用于测试煤层气储层基质的伤害程度,恒流量法最适合测量整体的伤害程度;(2)煤层气工作流体储层渗透率伤害程度室内评价适宜并行使用岩屑脉冲衰减法和恒流量法。     

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??Dolomite is the most important rock type for the development of the Ordovician effective reservoirs in the Ordos Basin. Its genesis remains controversial due to its complex and variable rock texture and occurrence. In this paper, through analysis of macroscopic regional geological background, microscopic rock texture, mineralogy, and geochemistry, the Ordovician dolomites in this area are divided into three types, i.e. micritic–fine powder crystal, coarse powder crystal, and fine (medium) crystal. It is pointed out that they were formed in three different dolomitization diagenetic environments, namely, penecontemporaneous dolomization by evaporative pumping, mixture dolomitization of freshwater and magnesium-rich brine, and seepage-reflux dolomitization, respectively. In terms of horizon and spatial distribution, they represent the features of "strata-controlled" and "region-specific". The analysis of genesis provides the following findings. First, the three types of dolomitization are correlated to certain extent in terms of temporal–spatial evolution. In other words, they were all originated along with the deposition of gypsum mineral under evaporation background. Second, the main pore types, i.e. dissolved pores, intercrystalline pores, and organic framework, were respectively formed in three types of dolomites. They generally distribute in "specific" type of dolomite, which indicates that the pore genesis is closely related to dolomitization diagenesis environment. Third, the development and distribution of effective dolomite reservoirs is mainly subject to three types of elements, such as primary sedimentary faices belts, diagenetic environment controlling regional dolomitization, and sequence boundary caused by variation of relative sea level.     

鄂尔多斯盆地北部十里加汗区带致密砂岩储层流体赋存状态及分布特征

鄂尔多斯盆地北部十里加汗区带上古生界高产气层与低产气层、(含气)水层共存分布,目前对其气水分布的特征、规律及影响因素认识不清,制约了该区天然气勘探开发的进程。为此,统计分析了该区上古生界地层水的矿化度、pH值及离子含量等数据,发现该区地层水水型基本为CaCl_2型;进而利用钻井岩心、录井、测井及分析测试等资料,结合地层水地球化学特征分类评价结果,厘清了地层水的成因、类型、控制因素和空间分布特征,并建立了该区气层、水层和干层的测井识别图版,明确了储层流体的赋存状态与分布规律。结论认为:1 CaCl_2型地层水指示该区地层封闭性好,有利于天然气聚集成藏;2该区储层流体存在自由水、毛细管水和束缚水3种赋存状态,自由水主要分布在区带西部,束缚水主要分布在区带东部,而毛细管水则在全区普遍存在;3将所建立的测井识别图版在该区锦86等井进行了应用,识别结果与试气结果基本一致,表明该识别图版能够有效识别气水层。     

四川盆地元坝地区长兴组礁滩相储层天然裂缝有效性评价

研究裂缝的有效性对认清储层类型和性质、明确储层渗流机制及确定合理的开发技术政策界限等都具有重要的意义。为此,以四川盆地东北部元坝地区上二叠统长兴组礁滩相储层为例,利用岩心、薄片、成像测井及生产动态等资料,在评价天然裂缝特征的基础上,对不同类型裂缝的有效性进行了研究,分析影响裂缝有效性的主要地质因素并阐明有效裂缝的开发意义。研究结果表明:(1)元坝地区长兴组碳酸盐岩储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝,其中构造裂缝包括剪切裂缝和张性裂缝,成岩裂缝包括溶蚀缝、构造—溶蚀缝以及压溶缝;(2)高角度构造缝有效性最好,其次为水平缝,再次为斜交缝,压溶缝有效性最差;(3)构造裂缝中NW—SE向及近E—W向裂缝的有效性要好于NE—SW向裂缝;(4)裂缝形成时间越早,越容易被方解石或白云石充填而成为无效裂缝;(5)在油气充注之前或与之同时形成的裂缝易被有机质充填成为无效裂缝,在油气充注之后的晚期裂缝大多为有效裂缝,对储层贡献最大;(6)与现今地应力最大主应力方向近平行的裂缝张开度大,有效性好。结论认为,天然裂缝的充填特征和开度特征决定了裂缝是否有效,而有效裂缝的发育程度、裂缝分布及组合特征、缝洞的匹配关系等进一步决定了有效裂缝的开发意义;当有效裂缝较为发育且相互连通形成较大范围的裂缝网络,才能对储层中分散、孤立的孔隙和溶蚀缝洞起到较好的连通作用,极大地改善储层物性,使得气井获得高产。