深层页岩气储层物质组成与孔隙贡献及其勘探开发意义

深层页岩气资源丰富,勘探开发潜力大,但在复杂地质演变过程中,其储层物质组成、力学性质和相态赋存等发生了变化,具有一定特殊性,对储层孔隙发育产生重要影响。以四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为例,基于储层物质组成和孔隙结构表征等实验,获取储层的物质组成和储集空间特征,研究储层物质演化规律及其孔隙贡献。结果表明：(1)垂向上由浅至深,五峰组—龙马溪组页岩有机质含量先增高后降低;储层矿物组成以石英和黏土矿物为主,其他矿物包括长石、碳酸盐矿物和黄铁矿。(2)龙马溪组有机质孔隙贡献随埋藏深度增加总体上表现出增大的趋势,至五峰组孔隙贡献随埋深增加而减小,黏土矿物孔隙贡献变化趋势与有机质相反。(3)石英及黄铁矿等质地坚硬的矿物具有“抗压保孔”作用,是五峰组—龙马溪组底部有机质孔隙保存的关键因素。(4)区内五峰组上部—龙一1亚段是研究区内开发优质层段,其中五峰组上部—龙一13小层为Ⅰ类储层。为实现经济开发,建议针对深层储层高温压和大抗拉强度等特点,优化压裂技术方案。     

页岩气储层水力压裂扩展有限元模拟方法及应用

页岩气储层低孔低渗,需用水力压裂等方法进行储层改造方可获得经济产能。储层改造中裂缝的形态和分布对体积改造效果至关重要。为了研究压裂裂缝的模拟方法,系统调研和对比了储层水力压裂模拟常用方法,开展了扩展有限元模拟,研究表明:①水力压裂物理模拟实验能够直观观测裂缝的形态及展布特征,但因试样尺寸等问题难以代表实际储层压裂情形;②常用的数值模拟方法有边界元法、非常规裂缝模型、离散化缝网模型和扩展有限元法等,这些方法各有优缺点,需做有针对性的改进才能更好地模拟真实页岩储层压裂情况;③应用扩展有限元法模拟水力压裂和分段顺序压裂过程中裂缝的延伸情况,得到射孔方向与最大水平主应力之间夹角和诱导应力对压裂裂缝的影响,夹角越大,裂缝偏转角度越小,偏转距离越大,初始破裂压力越高,裂缝稳定延伸的压力也越大,而诱导应力的存在会抑制压裂裂缝的延伸。对实际压裂工程中射孔方向的选择和分段压裂射孔间距的设计具有指导意义。     

燃爆冲击载荷对页岩储层孔裂隙系统的改造作用特征

燃爆压裂是近年提出的一项针对页岩气储层压裂的变革性技术，研究燃爆冲击载荷的改造作用可为燃爆压裂法的应用提供基础依据。选取川南泸州区块龙马溪组一段页岩样品，采用自制的燃爆冲击载荷试验系统开展燃爆冲击实验，用计算机断层扫描仪(μ-CT)扫描燃爆前后样品，通过数字图像处理技术提取孔隙并重构，统计孔隙数据获取孔径分布，研究燃爆冲击载荷作用前后孔裂隙系统的变化特征。结果表明：(1)瞬时升温产生的热应力破坏页岩中层理弱介质，使其内部微裂缝失稳、扩展乃至贯通；受燃爆冲击载荷作用影响，页岩中心位置应力集中，应力波冲击使页岩形成多条裂缝，产生大量孔隙；(2)燃爆冲击载荷作用对页岩储层孔裂隙系统的改造显著受层理和微裂缝的影响；层理和微裂缝越发育，改造后形成的裂缝网络越复杂；受黏土矿物等塑性矿物的约束性降低，储层应用范围更广；(3)瞬时升温和燃爆冲击载荷作用对页岩复杂缝网的形成和扩展均有显著促进作用；燃爆冲击载荷作用更加有效地改造页岩储层孔裂隙系统并产生大量连通性孔裂隙，连通性孔隙增加约67%。这一研究从微观层面证实燃爆冲击载荷作用能有效改造页岩储层。