遇水快速膨胀胶凝堵漏技术在长宁页岩气区块的应用

长宁页岩气区块地表为喀斯特地貌,地下溶洞暗河发育,在表层钻进过程中地层出水严重且常发生失返性漏失。针对表层出水漏失难题,先后采用桥浆、高失水堵漏材料、水泥浆、智能凝胶等系列堵漏材料,但堵漏效果差且容易出现复漏。为此室内研发出一种遇水快速膨胀胶凝的堵漏材料,堵漏机理为“膨胀+交联+充填”,堵漏材料遇到地层水后可以与其混合发生交联反应,同时发生膨胀反应,释放CO₂气体促使堵漏材料快速膨胀数倍体积,形成不透水的无毒弹性胶状体;借助CO₂气体压力可将未固化的弹性胶状体进一步压入并充填漏层的孔隙,起到膨胀与弹性堵水的效果。通过配方优化形成遇水快速膨胀胶凝堵漏浆,性能评价表明,堵漏浆胶凝时间在15～70 min范围内可控,膨胀率为250%～350%,可以锁住3倍体积的蒸馏水和5倍体积水基钻井液;在CDL-Ⅱ型高温高压堵漏试验仪中对4～3 mm、5～4 mm模拟漏失通道承压分别达到3.8、1.7 MPa,复合桥浆堵漏后承压能力提高至6.25、5.2 MPa。现场应用一次性封堵出水漏层,提高承压能力5.8 MPa,解决表层出水漏失难题并保障了安全钻进。      

页岩微观结构灰度图像的标准化方法

采用灰度图像分析方法获取页岩孔隙结构参数是目前页岩微观结构表征的一种重要手段。在扫描成像过程中,往往需要根据样品自身特点调节亮度、对比度等参数以达到较好的成像效果,这会导致不同视域、不同样品的图像灰度分布特征发生变化,从而导致识别孔隙的灰度阈值产生差异。为了实现统一标准识别页岩孔隙,研究以SEM图像为例,由图像灰度分布影响因素分析入手,在提取一系列标志参考物灰度的基础上,通过合成灰度累计概率分布建立了待校正图像的代表性灰度分布,在此基础上确定了待标准图像与标准图像合成灰度累计概率分布之间的映射关系,采用图像灰度直方图匹配算法实现了图像标准化。研究结果表明,页岩中的孔隙、有机质、自生石英、黄铁矿等4种组分组合后可覆盖整个图像灰度分布,是有效的标志参考物组合。利用该标志物组合所合成灰度累计概率分布作为不同图像间的对比参数进行标准化,可以消除组分含量差异对灰度分布的影响,达到校正对比度和亮度等扫描参数设置差异对图像灰度的影响。经验证,该方法对采用不同拍摄参数的图像均具有较好的应用效果,经过标准化处理后的图像能够实现同一灰度阈值自动识别页岩孔隙和有机质等地质元素,提高了图像提取孔隙结构参数的可对比性,为页岩微观图像孔隙结构定量分析提供了可靠基础。     

油页岩循环流化床锅炉返料系统调节特性试验研究

在我国首台油页岩循环流化床锅炉上进行了Ｕ型返器调节特性的工业试验,研究了Ｕ型返料器的启动特性,流化风和松动风数量对Ｕ型返料器工作性能的影响,并且给出了保证返 所需的流化风、松动风最小极限风量。讨论了Ｕ型返顺具有良好调节品质的流化风和松劝风组合调节方式,其结果可用于指导油页岩循环流化床锅炉的运行,亦可供大型循环流化床锅炉运行调节借鉴。     

柳树河油页岩微波干燥孔隙及内部水分扩散特性*

以柳树河油页岩为原料在微波功率为300W、400W、550W 条件下进行干燥试验,结果表明:对干燥处理后样品进行脱附/ 吸附、孔径和比表面积及孔特性测定得出,微波干燥有利于中孔的形成;运用Fick 第二定律对水分有效扩散系数进行分析可知,由于较高微波功率会在原料中心和表面产生很大的蒸汽压差,导致水分的有效扩散速率在加速干燥段与微波功率成反比;降速干燥段与微波功率变化成正比,但总体上还是随着微波功率的增加而增加。     

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。     

基于页岩岩石物理等效模型的地层压力系数预测方法

近年来页岩气的勘探开发实践表明其产量与压力系数呈正相关关系,但准确的地震预测难度较大。页岩气储层富含有机质及有机质孔隙,其矿物组分及微观结构相比常规储层更复杂。为此,构建了一种适用于海相页岩的岩石物理模型,并提出了一种基于该模型的页岩地层压力系数预测技术。首先结合页岩储层微观结构特征,针对骨架矿物的差异性,分别采用自洽(SCA)模型和微分等效介质(DEM)模型模拟得到背景介质,结合孔隙及流体等特征,建立等效岩石物理模型;进而通过计算背景介质体积模量及饱和流体等效岩石体积模量,发现两者的差异与实钻井压力系数正相关,并建立地震预测模型;最后推导建立了基于Gray近似弹性阻抗的体积模量直接反演方法,实现了页岩地层体积模量及压力系数的定量预测。实际数据试验表明预测结果与实钻井及后验井吻合度较高。     

鄂西黄陵背斜南缘下寒武统牛蹄塘组一段古沉积环境演化特征——以秭地1井为例

下寒武统牛蹄塘组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层之一,针对牛蹄塘组一段(Ꞓ₁n¹,简称牛一段)古沉积环境研究较为薄弱的现状,对宜昌黄陵背斜南缘秭地1井牛一段的古气候、古氧化还原条件及古生产力等沉积环境演化特征进行了综合分析,并建立了沉积环境演化模式图。与贫有机质层段相比,富有机质层段TOC含量高,SiO₂含量更高,而CaO含量更低。U、V、Ni、Zn、Cu更为富集。化学蚀变指数(CIA)显示牛蹄塘组一段总体处于中等风化强度,富有机质层段气候温暖湿润,且地层往上气候变得炎热潮湿。由底到顶,牛一段主要经历了富有机质层段下部厌氧到富有机质层段上部缺氧再到贫有机质层段含氧3个阶段。总体上,研究区处于弱滞留—中等滞留盆地,富有机质层段由于Mo含量更高而滞留程度更高。富有机质层段具有更高的古生产力,且存在古生产力快速下降的2个时期,这与海平面下降导致水体由厌氧转化为氧化有直接关系。根据古气候、古氧化还原条件和古生产力特征可将研究区牛一段划分为3个演化阶段。     

页岩油资源规模分布模型及敏感性研究

评价非常规油气资源一般采用类比法、统计法和成因法,在不断创新评价方法的同时,如何将常规油气资源评价方法改进,并应用于非常规资源评价是目前研究的一个重点和难点。以井为单元,将单井估算最终可采油气量(EUR)作为单元油气储量,建立帕累托分布模型,利用随机取样和偏态抽样原理编写程序,分析自然总体个数、形状参数和勘探系数对模型的敏感性,建立了新的页岩油资源规模分布法。该方法应用于鄂尔多斯盆地合水地区X230井区页岩油资源评价,发现数量影响油藏规模分布形状参数的大小和离散程度,当油藏发现个数大于300个时,分布模型趋于稳定;而分布模型对勘探系数的敏感性很小,这是划分EUR为评价单元的局限性所致,因为这种划分方法不存在真正意义上的“大油藏”。通过自然总体个数随形状因子的变化,确定截断点对应的个数,即所有井EUR的总和为该区的可采资源量,为6.72×10⁶ t,这与油气资源丰度法评价结果相吻合。改善后的页岩油资源规模分布法可为非常规油气资源评价提供指导。     

南方海相深层页岩气储集空间差异化发育及保持机理探讨

我国南方海相深层(主体埋深大于3 500 m)页岩气具备良好的地质条件,资源潜力巨大,但由于埋深大,研究程度低,不同位置的水平井之间产能差异比较明显,勘探开发面临诸多挑战。在调研国内外深层页岩气现状及发展动态的基础上,重点梳理我国南方海相深层页岩气储集空间差异化发育、石英等刚性矿物抗压保孔和储层流体超压保孔等研究进展和存在问题。就川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气而言,储集空间差异化发育及其是否有效保持是控制含气量、产能和单井EUR的主要原因之一,但差异化发育特征及保持机理并不明确,储层近深层原位条件下的差异化响应过程及机理仍需要深入研究;石英等刚性矿物在抗压保孔过程中具有重要的作用,但关于“石英抗压保孔”对不同储集空间类型的差异化作用仍不十分明确;“储层流体超压”作用对于深层页岩气储集空间保持具有重要的意义,但对“储层流体超压”究竟如何作用于深层页岩储集空间了解甚微。解决上述问题的关键在于研究典型富有机质页岩处于近深层原位状态下(多重应力加载和高温)不同类型储集空间类型差异化发育、响应及保持特征和作用机理。     

渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙一下亚段中等成熟页岩油富集主控因素与勘探突破

陆相湖盆中等成熟页岩油资源丰富,而该类型资源具有岩相变化快、成岩演化程度低、储层敏感性强及原油粘滞性高等特点,工程开发对策仍处于探索阶段。以渤海湾盆地歧口凹陷西南缘古近系沙河街组一段下亚段（沙一下亚段）典型湖相中等偏低成熟烃源岩为研究对象,分析该类型页岩油富集主控因素及工程应对策略,探索中等成熟页岩油开发动用方案。研究表明：云灰质页岩夹薄层碳酸盐岩段粘土含量矿物小于30 %,海水基滑溜水防膨压裂液体系能够抑制该类储层敏感性,并解决因粘土矿物吸水膨胀而导致的地层坍塌问题;储层脆性、生烃条件、含油性和储层水敏性是中等成熟页岩油甜点分布的主控因素,甜点厚度一般在10～12 m左右,应用叠前偏移数据体开展储层预测、读准靶点深度、旋转导向精准定向、打准甜点段及提高甜点钻遇率是获得高产-稳产的前提条件;采用海水基压裂液防膨、趾端蓄能体积压裂和前置CO₂增能降粘可实现压裂提产。利用新认识优化QY1H井部署和实施方案,该井437 d累产油7 303.28 t（平均日产16.75 t）,实现中等成熟度页岩油高产-稳产勘探突破。