裂缝发育对超深层致密砂岩储层的改造作用——以塔里木盆地库车坳陷克深气田为例

塔里木盆地库车坳陷是“西气东输”的主力气源地之一,克深气田区白垩系巴什基奇克组是库车山前的主力产气层段,埋深超过6 000 m,储层基质渗透率低,普遍小于0.1×10^-3 μm²。裂缝发育可以显著改善储层渗透率,分析、量化裂缝发育特征,预测裂缝渗透率空间分布规律是该区天然气开发的关键问题。利用钻井取心、FMI成像、碳氧同位素年代学分析与露头区全息激光扫描裂缝建模,结合CT扫描定量分析、扫描电镜、阴极发光、激光共聚焦显微镜、高压压汞以及电子探针显微镜等实验分析方法,从静态定性到动态定量分析了裂缝发育对该区储层储集性的改造作用。克深气田构造裂缝以半充填剪切缝为主,有效开启度为0.2～1.5 mm。主要发育3期构造裂缝,不同期次裂缝受控于构造应力,以不同的排列方式分布在不同构造位置。裂缝孔隙度整体小于0.1%,但可提升储层渗透率1～3个数量级,纵向上不整合面下方150 m以内发育裂缝改造的高渗流储层。早期和中期裂缝成为致密储层成岩胶结的通道,不利于连通孔喉的保存;晚期裂缝发育伴随油气充注期,对储层基质孔喉有溶蚀扩大的改造作用;微裂缝对储层孔喉沟通具有一定的选择性及局限性,仅沟通其开度10~100倍范围内的孔喉。总之,晚期形成的裂缝网络为储层的高渗流区,是气田高产的关键。     

水基压裂液对致密砂岩气层的损害机理——基于《水基压裂液性能评价方法：SY/T 5107—2016》的改进

目前，针对压裂液的损害评价主要参考《水基压裂液性能评价方法：SY/T 5107—2016》（以下简称行业标准），而行业标准设定的压裂液驱替岩心过程与实际压裂施工中压裂液高压快速侵入储层的过程不吻合，并且压裂液损害评价实验未考虑压裂液残渣、破胶方式、原始含水饱和度等因素的影响，从而影响了评价结果准确性。为此，选取塔里木盆地库车坳陷迪北地区下侏罗统阿合组（J1a）致密砂岩岩心，通过改进实验流程与方法来模拟压裂液侵入致密砂岩气层的过程，评价了压裂液对气层的损害程度，进而系统剖析了损害机理。研究结果表明：①改进后的压裂液损害评价方法，考虑了气层的原始含水饱和度（小于束缚水饱和度）、压裂过程中的高压瞬间“击穿”效应、压裂液残渣等因素的影响，能更加客观地评价压裂液对致密砂岩气层的损害程度；②基于行业标准的评价结果显示，压裂液对致密砂岩气层渗透率的损害程度为中等偏强，而改进后方法得到的损害程度则为中等偏弱；③压裂液残渣滞留于裂缝中是对渗透率造成损害的主要因素，残渣易堵塞裂缝与缝面孔，绝大多数残渣滞留在基质岩心表层（侵入深度小于3 cm）孔隙中，基质孔隙对残渣有过滤作用；④压裂液从岩心表面向内部运移的过程中，高分子聚合物依次以薄膜层状、局部片团状、晶体包裹状滞留于储层孔隙中；⑤实验条件下，岩心中会产生盐析晶体，盐析晶体在岩心中分布不均，裂缝中盐析晶体与高分子聚合形成复合包裹体，基质孔隙中盐析晶体与少量伊利石等碎片包裹形成复合体；⑥速敏产生的运移微粒通常与残渣、高分子聚合物等形成复合包裹体，进而堵塞裂缝与孔隙。     

大庆油田致密砂岩储层压裂裂缝扩展形态实验研究

大庆油田在致密油砂岩储层体积压裂上取得了较好效果,但裂缝形成机理认识不清,制约技术的进一步提高。为了明确大庆松北地区致密砂岩储层裂缝形态特征,采用水力压裂模拟装置,在真三轴条件下对天然致密砂岩岩心进行了水力压裂物理模拟实验,分析了注入压力曲线特征和岩心裂缝形态变化规律。结果表明,裂缝形态主要受水平主应力差控制,层理特征对裂缝形态影响明显;脆性指数及杨氏模量对裂缝形态影响不明显。当水平主应力差小于3 MPa时,储层层理特征越明显,压裂后水力裂缝越容易沟通层理弱面并发生转向,裂缝形态越趋于复杂。     

含水砂岩蠕变损伤模型的二次开发及工程应用

隧道围岩在富水环境下流变现象显著。以某砂岩隧道为研究对象,开展砂岩饱和状态下的三轴压缩蠕变试验,建立考虑含水率的损伤表达式。砂岩流变性态为黏性-黏弹性-黏塑性,通过统一流变力学模型理论确定蠕变模型结构为H- N -H｜N -N｜S,基于此模型进行损伤演化,从而得到蠕变损伤模型并将其推广为三维情形。将本构模型三维差分化,通过C++和FISH语言在FLAC^3D中实现了二次开发。还原实际试验条件,进行仿真验证,证明二次开发成功及模型参数求取的正确性。建立隧道三维模型,调用自定义蠕变本构模型,进行不同蠕变时间下的数值计算,验证本文蠕变损伤模型在岩体工程应用中的可行性。研究成果可为类似本构模型的构建与开发及隧道长期营运安全性分析提供参考。     

塔里木盆地轮南地区侏罗系砂岩储层成岩作用研究

根据铸体薄片、扫描电镜、X-衍射、阴极发光及物性分析资料,结合前人研究成果,对塔里木盆地 轮南地区侏罗系砂岩储层的成岩作用进行了综合分析,并确定了其成岩作用类型。对其成岩演化序列的 研究表明：该储层已达到早成岩B 期至晚成岩A 期初阶段,并以晚成岩A 期为主。早成岩A 期,压实作 用破坏了侏罗系砂岩的原生孔隙结构;晚成岩A 期,长石颗粒强烈的溶蚀作用使侏罗系下统砂岩储层中 发育溶蚀孔,构成了油气聚集的必要空间;伊利石、绿泥石、伊/蒙混层中发育的晶间微孔隙较大程度地改 善了侏罗系中、上统砂岩的储集性能。     

酸性环境致密砂岩储层石英的溶蚀作用

利用溶蚀作用正演模拟实验与镜下图像分析系统,并结合实例探讨了致密砂岩储层中石英的溶蚀作用。溶蚀模拟实验与油田实例表明,铁离子的加入让石英与有机酸更易发生络合反应,并释放出H⁺,从而增强体系酸性,进一步溶蚀致密砂岩中的酸溶性矿物,从而改善致密砂岩储层的物性,将其变为相对有效的优质储层。通过镜下图像分析系统对苏北盆地金湖凹陷阜宁组二段（阜二段）的致密砂岩储层进行溶蚀计算,结果表明,致密砂岩储层中含油层段的石英溶蚀基本都达到了15% 以上（面孔率）,仅石英的溶蚀就能够提供1.5%~3% 的次生孔隙。说明石英的次生溶蚀孔隙能够有效改善致密砂岩的储集性能,达到让油气进入其中的程度。对于一些盆地深部的致密砂岩来说,中基性侵入岩的存在能够提供大量铁离子,这对致密砂岩的后期溶蚀作用十分有利,可以作为致密砂岩油气勘探的一个有利因素。     

砂岩酸化技术在晋45油田开发中的应用

砂岩基质酸化技术是油水井增产、增注的传统技术。在晋45砂岩油田开发过程中,结合储层特点和油水井表皮堵塞特点,发展和优选了酸化工艺技术,即开发前期应用普通土酸酸化进行表皮解堵;中期应用自生土酸进行重复深度酸化;后期进行暂堵酸化。该技术已在晋45砂岩油田经过多井次现场应用,增产、增注效果明显。酸液配制方便,现场施工简单。     

川西马井气田蓬莱镇组致密砂岩储层可动水饱和度计算方法

马井气田主力产气层段为侏罗系蓬莱镇组地层,该地层主要是具有复杂岩性、复杂孔隙结构、低孔隙度低渗透率等特点的致密砂岩储层,储层岩电参数之间表现出明显的非阿尔奇现象,使得常规阿尔奇模型难以准确计算储层含水饱和度;现有的建立在常规砂岩储层中的束缚水饱和度模型在复杂孔隙结构致密砂岩储层中应用效果较差,利用阿尔奇含水饱和度与常规束缚水饱和度的差值难以准确确定储层可动水饱和度.在储层基本特征分析的基础上,结合岩电实验数据研究认为双孔隙导电体积模型能较好表征储层的导电规律;在双孔隙导电体积模型的基础上,推导建立了可动水饱和度计算模型.基于岩电实验、核磁共振束缚水饱和度测试结果以及常规测井数据,分析了模型中的各个参数,提出确定束缚水饱和度的新方法,进而确定了模型中微孔孔隙度这一关键参数.现场实例应用表明,可动水饱和度计算结果与储层产水特征相符,利用计算的可动水饱和度判别储层中流体的可动性运用效果较好.     

泥质砂岩含水饱和度方程理论模型推导

根据HB方程并考虑多种导电影响因素,得到了泥质砂岩的含水饱和度理论公式。该理论公式与已有公式相比,较全面地考虑了诸如泥质导电、岩石骨架导电、地层束缚水导电等因素对岩石整体导电性的贡献,为进一步研究泥质砂岩含水饱和度奠定了基础。     

苏里格致密砂岩气藏可动水饱和度分布

近年来苏里格致密砂岩气藏的部分气井出现了不同程度的产水现象,平均产水量约为9 m~3/d,已经严重影响了气井产能。通过对比分析可动水饱和度的常规测井解释结果与实际生产数据,建立了气井的产水特征预测方法。通过该方法对单井进行产水预测并优选射孔层位可提高气层的产气能力,有效降低了气井产水风险。在此基础之上绘制了苏里格致密砂岩气藏研究区块的可动水饱和度平面分布图,进而优选出低产水风险区,明确气田的主力储层,研究结果为致密砂岩气藏的合理开发提供了理论依据。