基于改进层次熵分析法的致密砂岩储层可压性评价 ——以准噶尔盆地Z109井侏罗系储层为例

储层可压裂性评价是储层改造方案设计的重要依据,影响致密砂岩可压裂性的主要因素有天然裂缝、砂岩脆性、水平应力差异、断裂韧性等。研究以准噶尔盆地中部1区块Z109井侏罗系致密砂岩为例,综合考虑天然裂缝、砂岩脆性、水平应力差异、断裂韧性四种影响因素,采用改进的层次分析和熵值法相结合的方法进行了致密砂岩储层可压裂性评价。研究结果表明:可压裂性指数越大,致密砂岩储层越易于压裂,压裂时越能获得较复杂的裂缝网络;可压裂性指数大于0.44,砂岩脆性高,断裂韧性小,裂缝发育程度高,水平差异系数小的储层段为Ⅰ级优质压裂层;可压裂性指数大于0.44,砂岩脆性高,断裂韧性小,裂缝发育程度低,水平差异系数大的储层段为Ⅱ级可压裂层;研究区Z109井4036~4039 m、4062~4067 m、4214~4218 m和4260~4272 m为Ⅰ级优质压裂层,4093~4108 m和4284~4313 m为Ⅱ级可压裂层。研究成果可为致密砂岩压裂改造提供科学依据。      

考虑断裂韧性影响的页岩气储层可压性评价方法

可压性是衡量页岩气储层对压裂改造响应程度的重要依据,目前针对页岩可压性常用脆性指数对其进行评价。但在实际运用中存在脆性指数相近,实际压裂效果却差别甚远的问题。为了弥补利用脆性指数进行页岩气储层可压性评价的不足,在考虑断裂韧性影响的基础上引入临界机械能释放率,综合了Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性对岩石裂缝发育的影响,并定义平均临界机械能释放率。最后结合平均临界机械能释放率和脆性指数,初步建立了以裂缝发育指数为量化指标的页岩气储层可压性评价模型。基于焦石坝龙马溪组焦页48-2HF井测井资料,计算出其弹性模量、泊松比、Ⅰ型及Ⅱ型断裂韧性,并根据构建的裂缝发育指数模型,得出页岩储层可压性随埋深的变化关系。结合现场微震资料,验证了该模型能有效预测页岩气储层可压性随埋深的变化趋势,为页岩气实际开发过程中优选页岩储层压裂段提供可靠方法。      

低渗透砂岩储层可压裂性新判据

岩石可压裂性的判定大多以脆性指数的方法来评价,但脆性指数概念混杂,地质依据不足,大多停留在半定量估算的水平,没有从岩石破裂机理出发定量评价其可压裂性大小,适用性及准确度均存在较大的局限性。基于低渗透油藏砂岩储层可压裂性缺乏可靠判据的实际,对大庆外围某油田压裂先导试验区块储层开展精细地质建模。采取有限元定量模拟手段,改善固有裂缝预测模式,将原先局限于垂直地层剖面的裂缝预测导向转变为"水平方向预测"。首次提出"平面逐层累积"压裂缝预测方法,对压裂目的层段每小层开展平面裂缝模拟,实现了在三维空间中开展压裂缝定量预测的目的。建立起"实际压裂指数(AFI)"、"潜在压裂指数(PFI)"、"总压裂指数(FI)"、"测井压裂指数(LFI)"4个新判据。结论与现场井下微地震检测结果吻合良好,这将为低渗透油藏提高采收率提供重要的科学依据。     

微观非均质性对砂砾岩储层致密化的影响机理: 以准噶尔盆地东道海子凹陷DN8井区上二叠统梧桐沟组为例

为研究砂砾岩储层微观非均质性特征,了解微观非均质性与储层致密化的关系,建立储层致密化评价标准,定量评价储层致密化程度.通过铸体薄片、扫描电镜、矿物XRD分析、高压压汞等资料,结合前人研究成果,对盆内东道海子凹陷DN8井区上二叠统梧桐沟组储层进行研究.结果表明,储层微观非均质性包括岩石学非均质性、孔喉非均质性及裂缝非均质性.岩石学非均质性中,岩石结构成熟度差异导致的岩石结构非均质性制约储层的初始物性;砾石、同沉积填隙物中塑性岩屑、胶结物类型及其含量的差异影响储层压实及胶结后的致密程度.溶蚀作用后,成岩-孔隙演化过程差异导致的孔喉非均质性及裂缝发育密度决定的裂缝非均质性影响了储层现今的致密程度.提出以成岩综合指数与地层脆性指数综合表征储层致密化程度,并将致密化程度分为3级.Ⅰ级致密化程度成岩综合指数大于4.0、地层脆性指数大于0.8;Ⅱ级致密化程度成岩综合指数介于3.0~4.0、地层脆性指数介于0.3~0.8;Ⅲ级致密化程度成岩综合指数小于3.0、地层脆性指数小于0.3.Ⅰ级致密储层孔喉结构最好、物性最高、微观非均质性最弱,为研究区有利储层.      

深层致密砂岩储层脆性指数评价新方法

储层岩石脆性评价是储层压裂改造方案设计的重要基础工作,对储层压裂改造效果有着重要影响。以准中地区深层致密砂岩储层为研究对象,开展了0~90 MPa多级围压下的岩石三轴试验,分析了围压变化对于岩石脆性的影响。针对现有脆性指数对目标储层岩石脆性评价效果不理想的情况,基于应力-应变曲线中的能量转化关系建立了新的脆性指数模型,包括岩石峰前峰后脆性指数和综合脆性指数。研究结果表明:试验围压对岩石脆性评价有着显著影响;岩石峰前脆性随围压增大先增加后减小,峰后脆性和综合脆性随围压增大而递减;研究区储层含砾细砂岩的脆性较细砂岩的脆性小,脆性差异主要表现在峰后脆性。      

致密砂岩储层脆性测井评价方法研究及应用——以鄂尔多斯盆地渭北油田为例

致密砂岩储层具有非均质性强、物性差、勘探开发难度大等特点,为了寻找渭北油田致密砂岩储层的高脆性段进行储层的压裂改造,针对现有横波测井资料匮乏以及当前脆性预测方法在渭北油田致密砂岩储层是否适用等问题,提出了基于ANN(artificial neural network)模型的横波预测方法,预测值与实测值高度吻合,进而通过弹性参数法计算出研究区每口井的脆性指数。为了校正该方法预测脆性指数的准确性,通过对研究区较少井的X射线衍射全岩分析研究,明确了石英和碳酸盐类矿物为研究区延长组的主要脆性矿物,利用"(石英+碳酸盐)含量/矿物总量"计算岩石脆性指数去校正弹性参数法预测的脆性指数,这种矿物组分法和弹性参数法相互制约而又相互依存的方法,不但提高了预测精度,而且弥补了阵列声波测井和全岩分析资料不足的问题。利用该方法对渭北油田WB2井区延长组致密砂岩储层进行了测井脆性评价,为WB52和WB49井高脆性有利压裂目的层段识别及增产方案设计提供了依据。所提出的方法和流程具有较强的应用价值和推广价值。     

川东南丁山地区龙马溪组富有机质页岩脆性评价

开展页岩储层的脆性评价对优选页岩气藏有利层段具有重要意义。综合利用岩心、测井、X射线衍射、岩石力学实验等资料,采用岩石矿物组分法和弹性参数法对丁山地区龙马溪组页岩脆性特征进行了综合研究,进而开展了页岩储层可压裂性评价。结果表明:研究区龙马溪组页岩矿物脆性主要受石英、长石、黄铁矿等矿物的影响,矿物脆性指数为36.2%~62.7%,平均48.1%;不同围压条件下,页岩受力破坏主要有劈裂型、双剪切型、单剪切型3种模式,力学脆性指数为40.7%~61.6%,平均52.6%。与国内外其他页岩产气区相比,研究区页岩脆性指数级别为中等偏上,脆性矿物、脆性指数与TOC含量具有较好的相关性,岩石可压裂性较好。DY1井龙马溪组脆性较强井段位于2 027.0~2 054.2m,脆性指数均超过50%,可实施压裂求取产能,与实际生产情况匹配性较好。     

潍北凹陷孔店组二段上亚段页岩气储层压裂可行性研究

始新统孔店组二段上亚段泥页岩是济阳坳陷潍北凹陷良好的页岩气储层,为了了解孔店组二段上亚段页岩气储层压裂可行性,在岩芯观察、有机地化分析、测井、扫描电镜分析、X衍射、岩石力学测试分析的基础上,对孔店组二段上亚段岩性特征、有机地化特征、地应力特征、裂隙发育特征、矿物含量特征、岩石力学特征、脆性指数等进行了研究。结果表明:潍北凹陷孔店组二段上亚段泥页岩发育厚度为40～160m,泥地比大于70%;有机碳含量一般为1%～3%,镜质体反射率为0. 78%～1. 04%,干酪根类型以Ⅱ1型为主,现场解析含气量平均值为1. 2m3/t;现今最大水平主应力方向为近东西向;泥岩中裂缝发育,微裂缝沿矿物间隙延伸,连通性较好;脆性矿物含量为43. 4%～65. 2%,以脆性矿物计算的岩石脆性指数为42. 5%～64. 7%,脆性很强,黏土矿物含量为34. 8%～56. 6%,不含水敏性较强的蒙脱石;岩石力学计算获取的岩石脆性指数在6%左右,显示脆性较差;综合分析认为潍北凹陷孔店组二段上亚段页岩气储层具有较好的可压性,利于人工压裂改造,但也存在一定风险。     

湘西北HY1井下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压性评价

为系统深入研究湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压裂性,以HY1井为依托,通过密集取心采样、实验测试分析、测井综合解释等多种方法手段,系统分析了牛蹄塘组页岩储层有机地球化学特征、储集物性、裂缝发育特征、脆性矿物组成、岩石力学性质,进而探讨了牛蹄塘组富有机质页岩可压裂性。结果表明:HY1井牛蹄塘组有机碳含量高(0.25%~13.3%),富有机质页岩发育于牛蹄塘组下部,厚约65 m;富有机质页岩段构造缝密度低(0.27~1.21条/m),页理缝发育;矿物脆性指数高(17.7%~86.4%)、静态杨氏模量大(37~62 GPa)、静态泊松比较低(0.14~0.26)、两相水平压力差异系数较大(0.21~0.54)。总体上,牛蹄塘组页岩脆性好,岩石强度大,有利于压裂改造,但大量页理缝的存在增加了裂缝复杂度的同时,对压裂缝产生一定不利影响,且两相水平压力差较大,易形成双翼缝。因此,压裂设计时要综合考虑页理缝可能造成的漏失和对裂缝高度及长度延伸的影响。     

基于微地震向量扫描的煤层气井天然裂缝监测

天然裂缝发育程度是影响煤层气产能的主要因素,为了准确获取沁水盆地南部A煤层气田井组的天然裂缝发育程度和分布位置,采用地面微地震向量扫描技术对区域内7口二次压裂井进行天然裂缝发育情况监测。在压裂井周围部署一定量的三分量检波器,采集压裂过程中周边储层的微地震事件,进行Semblance叠加后得到监测区内不同时刻的破裂能量切片,解释出监测区内天然裂缝发育情况。对比井组单井产能,与监测到的天然裂缝表现出良好的相关性,揭示了天然裂缝是影响煤层气单井产能的主控因素,同时表明煤层气储层非均质性强,天然裂缝呈现局部发育特征,且比较分散、面积小,常规的三维地震预测方法难以有效的识别。应用该技术能够准确地识别出煤层气储层的天然裂缝发育情况,为调整井位的部署及优选层位提供可靠的指导。      

致密储集层压裂液与致密砂岩相互作用研究

致密油水平井多级分段压裂对压裂液的用量很大,低返排率造成压裂施工后仍有大量压裂液滞留在裂缝中。通过岩石表面润湿性评价实验和压裂液静滤失评价实验,对压裂液与致密砂岩基质相互作用进行描述和阐释。润湿性测量结果表明,在滤失实验后,致密砂岩表面润湿性由强亲水性向弱亲水性甚至中性润湿转变,这能够降低压裂液向致密砂岩基质中的滤失（渗吸）速率,减少压裂液对致密储层伤害的同时节约压裂液整体用量。静滤失评价实验结果表明,特低渗透砂岩的压裂液滤失曲线可表现出完整的三段式滤失规律,而致密砂岩仅能呈现稳定滤失阶段;岩心渗透率越低,压裂液滤失量越少,达到稳定滤失状态所需的时间越长,且采出液中聚合物浓度明显较低;不同滤失压差时达到滤失稳定时刻的采出液聚合物浓度均在200 mg/L左右,且滤失速率基本相同,均表明大滤失压差所造成的渗滤能力增强与其所导致的岩心伤害基本相抵消。     

大庆徐家围子不同储层改造的干热岩潜力评估

针对如何评估大庆徐家围子不同储层干热岩开采潜力的问题,基于徐家围子深井的地质和测井资料,对其深部存在的三种储层情况进行了划分。首先提出了各储层改造方案并建立了三维压裂模型;然后基于储层改造结果,采用水热耦合软件TOUGH2对其进行了换热分析;最终得出了不同储层的干热岩开采潜力。研究结果显示,徐家围子营城组储层是该区目前最适合进行干热岩开采的储层:根据天然裂隙发育程度,可以分为致密储层和天然裂隙发育储层,天然裂隙储层经清水剪切压裂后,采用三垂直井开采模式,最大注入速率30 kg/s,20 a产热量达17000~18500 kJ/s;根据地应力遮挡情况,可以分为遮挡层和无遮挡层,遮挡层和无遮挡层采用传统支撑剂型压裂后,采用三水平井(水平段2000 m)的开采模式,最大注入速率分别为20和32 kg/s,20 a的产热量分别为3500~5350 kJ/s和5600~7760 kJ/s。此外,虽然致密层产出热量远低于天然裂隙发育储层,但传统支撑剂型压裂和水平井技术结合后,致密储层也具有了开采干热岩的潜力。     

准中4区块致密砂岩孔隙结构特征研究

致密砂岩孔隙结构是影响储层物性、储集性能和渗流特性的主要因素,准确表征岩石的孔隙结构特征是储层评价的重要内容之一。为此通过岩心观察、CT扫描成像及其图像处理等对准噶尔盆地中部4区块董11井致密砂岩储层孔隙结构特征进行了定性及定量综合研究。研究结果表明,采用USM锐化、阈值选取及中值滤波法对微CT扫描灰度图像进行图像处理,可以更好地区分岩石内部骨架和孔隙的边界,提高了图像的分割精度;当数字岩心立方体模型边长在450体素时,孔隙度趋近定值;研究区致密砂岩储层储集空间主要以粒间孔隙和微裂隙为主,伴有少量的解理裂隙,孤立孔隙较多,孔隙形状复杂,分布不均匀;研究区致密砂岩连续截面面孔率分布不均匀,离散性强,在连续截面上面孔率频繁出现极大值与极小值（跳跃性较大）,容易在流体流动的过程中产生压降过大,造成部分孔隙喉道堵塞;研究区致密砂岩储层孔隙大小分布不均匀,孔隙直径在15~35 μm之间,占总孔隙数的60%左右,其面积占18%;直径在50~200 μm的孔隙数量占总孔隙数的20%,其面积占比达60%,为油气赋存提供了有利的储集空间。      

致密砂岩微观非均质性定量评价方法研究

鄂尔多斯盆地华庆地区长6油层组为深水重力流成因的致密砂岩储层,储层整体致密、非均质性强,微观评价难度较大,注水开发效果不理想。通过粒度分析、铸体薄片、高压压汞及真实砂岩两相渗流模型等常规实验手段,从岩石骨架颗粒、成岩作用及孔喉结构三方面优选非均质性特征参数,分别提出了表征骨架颗粒非均质性的粒度标准偏差σ,表征成岩作用非均质性的充填指数C和抗溶蚀指数K以及表征孔喉结构非均质性的分形维数D。在此基础上,论证并构建了微观非均质性综合指数F,F值介于0.2~3.0,F越大,代表了储层骨架颗粒分选越差、成岩作用越强、孔喉结构越复杂,微观非均质性越强,反之则相反。通过真实砂岩模型模拟油田注水开发,结果表明,F指数能够精确表征由孔隙致密区导致的储层微观特征差异,F指数与无水期及最终期驱油效率呈较好的相关性,可用于定量评价致密砂岩油藏内部微观非均质性,预测剩余油分布规律,为深水致密砂岩油藏的勘探开发提供科学依据。     

泰国中部Wichian Buri组火山岩裂缝预测

在火山岩油气藏勘探上,一直以裂缝性思想为指导,将火山岩油气藏类比裂缝油气藏进行研究。油气藏储层裂缝形态呈多样性,裂缝的形成受多种因素控制,其物理属性复杂,表现出很强的各向异性。在砂岩、泥质岩和碳酸岩甚至火成岩中均可能存在裂缝性储集层。裂缝多为后期生成,不象其它油气藏具有相应的沉积环境特征。所以裂缝性油气藏比常规油气藏更难于勘探。本文着重强调叠后地震资料的预测流程和解释方案,利用叠后地震资料来预测泰国中部Wichian Buri组火山岩储层裂缝,并取得了良好的检测效果。     

贵州岑巩TX 1井牛蹄塘组页岩压裂效果评价

TX1井是四川盆地外围第一口针对牛蹄塘组页岩压裂的井,岩心现场解析含气量为1.00~3.06m3/t,含气性较好,展现了较好的勘探前景.但复杂构造以及下部含水层对后期储层改造提供了挑战.对TX1井进行了压裂改造,返排过程中气体点火2~3m,但后期一直出水,返排率大于100%.利用Meyer软件进行压裂拟合评价,结果显示TX1井在压裂过程中因沟通了底部高含水层,导致压后出水严重;压裂改造未形成复杂的裂缝网络,限制了储层改造的效果.因此认为直井压裂改造受体积的限制,只能作为对页岩储层含气性与产能的评价手段,页岩气商业性开发还需通过水平井钻井和大规模的分段压裂改造来实现.该井的钻探施工与压裂改造经验为本地区下一步勘探开发指明了方向.      

裂缝性致密砂岩气藏水相毛管自吸调控

钻井、完井、增产改造工作液滤液、边底水或凝析水在井筒或裂缝面附近发生毛管自吸行为和滞留效应诱发水相圈闭损害,妨碍气藏的及时发现、准确评价和经济开发.以我国四川、鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏为例,基于致密气藏天然气产出机理,分析了致密气藏经济开发的水平井钻井完井、水力压裂、采气等作业环节中水相自吸过程及其对作业效果的影响.钻井完井过程中水相快速自吸进入基块,驱替出非润湿相油气,打破裂缝壁面力学—化学平衡,诱发井壁失稳;进入裂缝的工作液要快速返排,以免自吸侵入基块降低基块—裂缝传质效率;裂缝中水相高速流动,不易毛管自吸进入基块,造成边底水沿裂缝快速推进,造成水淹.矿场工程技术实践证明,裂缝致密气藏勘探开发全过程,选用合理水基工作流体体系,改善采气工艺措施,调控毛管自吸,进而达到防治水相圈闭损害的目的,是经济开发致密气藏的关键.     

库车坳陷K区块冲断带深层白垩系致密砂岩裂缝发育规律、控制因素与属性建模研究

针对致密砂岩气藏裂缝预测的复杂问题,本文以库车坳陷K区块为例,提出基于裂缝精细描述的属性建模方法,为该区裂缝预测提供新思路。首先基于岩心和成像测井裂缝解释模型,采用网格法获取裂缝参数,包括裂缝延伸长度(2~1850mm)、裂缝密度(平均值0.53条/米)、裂缝宽度(集中分布在0.1~0.4mm)、倾角(56°~82°)及面缝率(0.016%~0.083%)。该区影响裂缝发育的主要因素有构造、层厚以及埋深。不同构造部位裂缝发育规律不同:背斜核部发育张裂缝,其宽度和长度呈高值;翼部主要发育X剪裂缝,宽度、长度和密度都处于相对低值;近断裂附近发育高角度裂缝,密度呈高值。层厚与裂缝密度及面缝率成反比。K区目的层是深-超深埋深,随着埋深的增加,矿物脆性减弱韧性增强,超过临界点(7100m)裂缝的发育逐渐减弱。应用Petrel软件,利用裂缝精细描述数据库、构造数据和层面数据等,实现裂缝密度和面缝率模型的建立。最后,探索性的研究裂缝参数和渗透率的相关性,通过裂缝密度参数拟合渗透率模型,实现K区块的渗透率定量预测。