多氢酸酸化反应特征及动力学

利用自制多氢酸液XS-1进行静态岩粉溶蚀与岩心流动实验,通过SEM、ICP等实验考察了多氢酸的缓速性与预防二次沉淀性能,并研究了多氢酸与岩心反应动力学特性。结果表明,XS-1多氢酸液具有良好的缓速与预防二次沉淀性能,反应后残酸的极限浓度为0.296 1 mol/L,酸液有效作用时间为6~7 h。在该多氢酸体系下岩心渗透率提高至4.15倍,在此条件下以酸岩反应动力学参数模型建立动力学方程,反应速率比同条件下普通酸液小,进一步证明多氢酸具有一定的缓速性。     

中国煤系气成藏特征及勘探对策

广义的煤系气是指赋存于煤系地层中的全部天然气,而狭义的煤系气则主要指赋存于煤层中的煤层气及其附近致密砂岩储层中的天然气。为了提高煤层气的开发效益,从烃源岩分布、煤与砂岩的组合类型、沉积相、封闭体系等方面分析了我国狭义煤系气的成藏特征及其控制因素。结果表明：①我国含煤盆地煤系地层煤与砂岩组合配置关系多样;②广覆式烃源岩分布为煤系气的富集提供了充足的气源基础;③沉积相控制了煤系气生储盖组合的配置关系,构成煤系气成藏的先天物质基础,河流、三角洲沉积体系煤层和砂岩均发育,是煤系气共生成藏最有利的沉积相带;④封闭体系对煤层（系）气的控制作用贯穿于煤层（系）气生成、聚散、富集及成藏等全过程,可划分出3种煤系气气藏类型--自生自储型煤层气藏、煤层气-砂岩气共生气藏、煤成砂岩气藏,其中前者是目前煤层气勘探开发的主要对象。进而指出了下一步的煤系气勘探方向：①以沁水、鄂尔多斯、准噶尔、海拉尔、鸡西等煤系气资源量较大的盆地为重点,开展煤系气勘探和评价;②针对不同煤系气气藏类型开展有针对性的勘探工作,在浅部自生自储型煤层气富集区进行煤层气勘探,对深部煤层气-砂岩气共生气藏进行煤层气＋砂岩气综合勘探,对煤成砂岩气藏重点开展砂岩气勘探。     

煤系地层致密砂岩气甜点区地震逐级预测——以鄂尔多斯盆地东南缘下二叠统山西组2~3亚段为例

鄂尔多斯盆地东南部下二叠统山西组2~3亚段(以下简称山2~3亚段)为该盆地重要的天然气勘探目的层,但该亚段储层薄、厚度变化快、非均质性强,储层预测和勘探目标优选难度大。为了准确预测该亚段煤系地层致密砂岩气甜点区、提高天然气勘探成功率,针对该套储层的特征和预测难点,提出了90°相移技术识别河道外形、模型约束波阻抗反演刻画砂体厚度和子波衰减梯度属性识别含气砂体的地震逐级预测技术。研究结果表明:①山2~3亚段上覆5号煤地震强反射层,下伏储层地震反射能量弱,加之为稀疏二维地震测网、井控程度低,致使致密砂岩气甜点区预测难度大;②所提出的技术方法通过地震逐级预测约束,可以有效地刻画河道砂体分布并识别有效含气储层,提高了对勘探开发目标预测的精度;③基于该技术方法指导部署的勘探开发目标实钻效果好,地震预测结果横向分辨率高,真实地反映了河道及河道砂体的变化特征。结论认为,采用该方法可以有效地解决二维地震勘探区煤系地层强非均质性、薄储层致密砂岩气甜点区预测的地质难题。     

川东北元坝地区须家河组钙质交代-胶结致密层分布与成因

方解石是须家河组砂岩中常见的成岩矿物之一,可在局部层段富集形成钙质交代-胶结致密层,对砂岩的物性有明显的破坏作用。基于岩心观察和薄片鉴定,对川东北元坝地区钙质交代-胶结致密砂岩的岩石学特征开展了分析,刻画了致密砂岩的分布规律;结合全岩X射线衍射、稳定碳氧同位素和微量元素等测试资料,分析了钙质交代-胶结致密砂岩的形成期和物质来源,阐明了钙质胶结物和交代物的形成机制。钙质交代-胶结致密层主要发育在元坝地区西部与须家河组三段（须三段）源岩层相邻的须家河组二段和须家河组四段的砂岩中,在东部须三段源岩层附近的砂岩中则较少;通常出现在厚层砂体的中部,厚度为1~2 m;长石含量或白云岩岩屑含量较高,杂基含量较低;经历的主要成岩作用包括压实作用、方解石的胶结作用和交代作用。方解石的胶结物和交代物主要形成于早成岩阶段B期,此时的地层温度为60~80℃,烃源岩处于有机酸生成的高峰期。由于元坝地区西部须三段烃源岩中含有较高的碳酸盐矿物组分,其排出的富有机酸流体可携带较多的Ca²⁺和HCO₃^-离子进入砂岩层,当砂岩富含长石和白云岩岩屑等碱性矿物时,富Ca²⁺的有机酸流体能被有效缓冲,形成有利于方解石胶结物和交代物沉淀的微环境,从而导致方解石大量沉淀。     

鄂尔多斯盆地庆城地区延长组7段源-储结构控制下致密砂岩油的差异富集机制

基于砂地比及岩性厚度对鄂尔多斯盆地庆城地区延长组7段的源-储结构进行了系统划分,利用油井占比、有效充注强度和含油饱和度表征了不同源-储结构的含油性,揭示了源-储结构控制下致密砂岩油的差异富集机制。结果表明：鄂尔多斯盆地庆城地区延长组7段发育储夹源型、源储互层型和源夹储型3类一级源-储结构,其整体含油性依次降低,而在与其对应的9种二级源-储结构中以"厚储夹薄源型"、"厚储夹中源型"、"厚源厚储互层型"和"中源中储互层型"源-储结构的含油性最高。综合分析表明,受延长组7段3亚段黑色页岩和延长组7段1亚段+2亚段暗色泥岩供烃能力控制,不同源-储结构的纵向组合序列决定了供烃条件,其中,底部型源-储结构组合序列的供烃条件依次优于中间型和顶部型;致密砂岩油在异常压力驱动下沿剩余压力高值区向低值区充注,这使得剩余压力相对低的储夹源型和源储互层型源-储结构成为致密砂岩油聚集的有利部位,且充注强度随剩余压力的减小而增大;不同源-储结构内发育了类型和规模不同的裂缝系统,这使得以穿层高角度构造裂缝为主导的储夹源型源-储结构更有利于致密砂岩油垂向运移,而以层理缝、水平缝和层内低角度缝为主导的源夹储型源-储结构则限制了垂向运移距离,导致致密砂岩油在纵向上分布差异。最后,在储层非均质性控制下,致密砂岩油在孔隙度大于6%和渗透率大于0.02 mD的储层"甜点"内聚集,使得"甜点"发育的储夹源型和源-储互层型源-储结构内富集了大规模致密砂岩油,并在源-储结构"序（纵向组合序列）—压（异常压力）—缝（裂缝系统）—储（储层甜点）"的控制下呈现出6种不同的富集模式。     

致密砂岩分形渗透率模型构建及关键分形参数计算方法

针对现有渗透率分形模型关键参数计算方法与渗透率相关性较差、迂曲度分形维数不能反映三维特征,造成致密砂岩渗透率预测困难的问题,基于致密砂岩孔隙结构分形特征及迂曲毛管束模型,构建了一种致密砂岩渗透率预测模型,提出了分形维数、迂曲度分形维数、特征长度的有效计算方法,并探讨了不同迂曲度计算方法对致密砂岩渗透率预测的影响。研究表明:构建的渗透率模型可以有效预测致密砂岩渗透率,更接近于实测值,计算得到分形维数与岩心渗透率相关性更强;不同迂曲度计算方法得到的致密砂岩迂曲度值差异较大,选取合适的迂曲度计算方法可以提高致密砂岩渗透率预测精度。研究成果可以准确、快速地预测渗透率,对致密砂岩油藏储层评价与有效开发具有重要意义。     

碱性长石溶蚀微孔发育特征及其对致密砂岩储层物性的改造作用

长石次生溶孔是致密砂岩储层微-纳米级别孔喉网络的重要组成部分。为进一步明确碱性长石溶孔发育特征及其对致密砂岩储层物性的改造作用,以鄂尔多斯盆地中南部华庆地区三叠系延长组6段3亚段（长6³亚段）致密砂岩储层为研究对象,利用能谱分析获取各类长石的钾、钠元素分布特征及组成特点;基于Image J软件对场发射环境扫描电镜图像进行二值化处理及参数提取,分别对具有典型溶蚀特征的波状条纹长石和斑块状条纹长石进行图像分析和理论计算,提出了基于溶蚀强度参数评价储层溶孔对储集空间贡献程度的方法;定量评价了长石溶蚀对孔隙发育的影响,精准刻画了长石发育特征、溶蚀率及孔隙度贡献率等参数。图像分析和理论计算结果表明,研究区碱性长石溶蚀微孔主要由弱溶蚀作用形成,形态特征为条带状和蜂窝状,面孔率大小分布在2.06 %～35.20 %,平均值为13.99 %,因溶蚀作用形成的孔隙面积占比与碱性长石中K⁺富含区域面积大小呈负相关。     

川东北地区须家河组“断缝体”气藏有利勘探目标和预测技术

上三叠统须家河组致密砂岩是川东北地区天然气勘探的重点领域之一,整体具有“埋藏深度大、储层致密,非均质性强,商业动用难度大”的特点。川东北地区须家河组发育“断缝体”气藏,通南巴构造带的通江-马路背地区是“断缝体”气藏勘探最有利区带,优势岩相和裂缝发育区是有效储层发育的有利勘探目标。利用动态构造识别技术、非线性岩性与物性反演预测技术以及综合裂缝预测技术等关键方法,有效地解决了烃源断层识别、相对优质储层预测以及裂缝预测等问题,实现储层“甜点”综合预测。这些技术在川东北“断缝体”气藏勘探中应用效果显著,储层厚度预测误差从16%降低到8%,裂缝预测吻合率从60%提高到85%;依据“断缝体”评价思路部署实施的4口井均取得了较好的效果,钻井成功率100%,提交天然气控制储量367.91×10⁸m³,落实了千亿方资源规模阵地,基本实现了川东北地区通江-马路背区块的高效勘探。     

塔里木克深致密砂岩气藏基质钻井液伤害评价

塔里木克深致密砂岩气藏储层基质致密,发育微纳米孔喉,毛管力作用明显,在钻井过程中受到钻井液侵入从而受到伤害,导致油气藏产能降低。常规稳态方法评价低渗致密储层钻井液伤害驱替压差大、稳定时间长,评价效率低。因此,在瞬态压力传导法的基础上建立渗透率数学模型,并使用拉氏变换对模型进行求解。基于模型的解,使用压力传导渗透率仪定量分析了钻井液对克深致密砂岩基质的伤害规律。实验结果表明,油基钻井液平均伤害率为31.24%,水基钻井液平均伤害率为23.67%。该研究成果为评价入井流体伤害提供新的思路。      

高黏度牛顿流体中砂粒运动实验研究

为了解决疏松砂岩稠油油藏开采过程中的砂粒运移问题,基于固液两相流理论及实验流体力学理论,利用研制的高黏度流体颗粒自由沉降实验装置,分别开展了高黏度牛顿流体中球形颗粒的自由沉降实验、砂粒的自由沉降实验和不同含砂体积分数下混合黏度变化规律实验,根据实验结果,建立了不同粒径范围的阻力系数模型以及混合黏度模型。研究表明,高黏油混合黏度存在相应的临界值,在实验条件下,含砂体积分数为0.1%时,混合黏度达到最低,不利于携砂。结合上述模型和实验结果,建立了高黏度牛顿流体中的砂粒运动模型,揭示了高黏介质中颗粒的特定运移规律,为今后稠油携砂流动规律理论研究奠定了基础。