热处理对致密岩石物理性质的影响

致密气藏低孔低渗和超低含水饱和度等特征使其潜在水相圈闭损害严重,致密天然气产出表现为多尺度特征.选取泥页岩、致密砂岩和致密碳酸盐岩岩心,开展了100~600℃高温处理对岩心渗透率、孔隙度、重量、长度、直径和声速的影响实验.实验结果表明,碳酸盐岩、致密砂岩和泥页岩的热开裂阈值分别在300~400℃、300~500℃和500~600℃;高温处理后,岩心重量和密度降低,体积增加,泥页岩岩心孔隙度和渗透率提高幅度最显著,600℃处理后声波时差比常温时岩心声波时差提高了1.3倍.热处理消除了水相圈闭和粘土矿物膨胀损害,提高岩石孔隙度和渗透率,恢复或改善致密储层多尺度传质,有利于致密天然气资源开发,但同时高温使岩石破裂,扩展天然裂缝或产生新裂缝,导致工作液漏失,因此,热致裂给勘探开发致密天然气提出了机遇与挑战.     

应力对煤岩裂缝宽度及渗透率的影响

煤层气的开发实践表明,煤岩裂缝和渗透率是制约我国煤层气资源开发成败的关键因素之一。以室内实验为手段,系统研究了有效应力改变条件下煤岩裂缝宽度和渗透率的变化规律。结果表明:煤岩裂缝宽度和渗透率都随有效应力的增大而减小;当有效应力达到8 MPa后,裂缝宽度变化相对缓慢,渗透率变化也很微弱。由此可见,煤岩裂缝和渗透率对应力的变化非常敏感。      

煤层甲烷解吸—扩散—渗流过程的影响因素分析

从煤层甲烷产出机理入手,分析了影响煤层甲烷解吸、扩散和渗流过程的因素。结果表明:影响解吸的因素主要是压力、含气量、煤的水分含量、基块尺寸、温度等;影响甲烷扩散的因素主要是甲烷浓度、扩散距离、平均自由程和煤岩孔隙分布;而影响渗流的因素有渗透率、裂隙发育状况、压差、储层损害等。进而指出,解吸、扩散和渗流3个环节紧密相连,相互影响,相互制约,三者的最佳匹配将是煤层气经济开发的必要条件。      

页岩气藏超低含水饱和度形成模拟及其意义

页岩气属于非常规天然气,资源丰富,开发潜力巨大。含水饱和度是控制致密气藏持续生产最关键的储层参数,然而现阶段对页岩气成藏中超低含水饱和度是否存在尚存在疑问。选取川渝地区页岩露头岩样,采用气驱法模拟了成藏过程中含水饱和度变化,结合川南页岩气储层地质特征,建立了生烃排驱的地质模型,提出了气携液的概念模型。结果表明,页岩气藏存在超低含水饱和度现象;页岩气成藏过程中大量生烃产生排驱效应与气携液作用,有利于页岩气储层超低含水饱和度的形成,气携液作用、裂缝和高温环境加速了含水饱和度降低;超低含水饱和度增加页岩气储层吸附能力,增大储层可流动孔喉范围,提高气相传输能力,但在工程作业过程中加大水相渗吸速率,强化水相滞留效应,使页岩气藏水相圈闭损害潜力更大。在页岩气有利区评价、气藏钻完井、开发过程中,须倍加重视超低含水饱和度这一客观事实和其衍生的工程作业问题。     

多矿物测井解释模型及其在砂泥岩地层测井解释中的应用

多矿物模型分析基于测井响应分析原理,采用最优化解释方法处理砂泥岩地层和复杂岩性地层的测井资料,可分辨出单井剖面中地层矿物类别,进行矿物体积含量、孔隙度、饱和度等测井参数解释.该方法弥补了全井段取心分析费用高的缺陷,可为计算地层参数提供可靠的岩性模型.应用该模型在洛带气田进行了实例计算,获得连续的地层矿物含量和各种储层参数,与传统的SAND2模型测井解释结果和岩心分析结果对比后证实,多矿物模型分析优于传统测井解释模型.     

煤层气钻井过程中钻井液对煤岩储层损害评价

针对煤层气钻井过程中钻井液的侵入可能给煤岩储层造成的损害,选用宁武盆地9号煤和现场用钻井液为研究对象,开展了煤样钻井液动–静态损害评价、毛细管自吸、应力敏感性评价等实验。钻井液动–静态损害评价表明,钻井液滤液损害是造成煤层渗透率下降的主要原因;与地层水相比,煤样对钻井液的自吸能力强且吸附滞留严重,导致液相返排率偏低;钻井液作用后弱化煤样力学性质强化了煤样应力敏感性。结合水敏、碱敏、润湿性评价和扫描电镜分析结果,指出钻井液作用后煤岩裂隙堵塞、润湿性差异和钻井液吸附是钻井液造成煤层损害的主要因素。      

饱和水致密砂岩电学参数对有效应力变化的响应

致密砂岩气藏在开采时因地层能量衰竭导致有效应力增加,储层物性相应地发生变化,其电学参数也随之改变.以往在常规围压下进行的岩电实验,其结果包含了岩样微裂缝等因素对电阻率的贡献,获取的电学参数不能客观反映原地储层性质.本文以鄂尔多斯盆地上古生界二叠系典型致密砂岩气藏为研究对象,测定了不同有效应力下完全饱和地层水71块致密砂岩样品的电学参数.结果表明,岩样电阻率随有效应力增加而变大,且与常规砂岩相比,致密砂岩电学性质受有效应力影响更大;随有效应力增加,岩性系数a增大,地层胶结指数m减小,原地有效应力(25.86MPa)下a和m分别是常压(3.5MPa)下的2.7和0.7倍;高有效应力状态下,电阻率达到稳定值所需测试时间更长;电阻变化幅度直观表征了其骨架结构变形程度,也是致密砂岩应力敏感时间效应的直接体现.因此,应根据储层原地有效应力确定致密砂岩气藏的电学参数.     

气体吸附对煤层安全钻井液密度的影响

煤岩中割理极为发育,导致煤层非均质性极强,在煤层钻井过程中井壁极易垮塌,掩埋钻具,钻井过程中配置合理的钻井液用以保持井壁稳定具有重要的意义。现阶段主要是运用经典连续介质理论模型进行钻井过程中安全钻井液密度窗口预测,导致现场实际效果较差。实际煤层不仅割理发育并且大量CH₄以吸附态赋存于煤层中,将弱化煤岩力学强度,使原本就易失稳的井壁越加不稳定。因此,针对煤层为非连续介质的特殊性,基于非连续介质力学构建的离散元模型分析钻井过程中煤层井壁稳定性,并结合连续介质强度分析法在考虑气体吸附对煤岩力学强度弱化影响的情况下,用以确定煤层最佳防塌钻井液。最后,根据山西省宁武盆地的煤岩数据及现场钻井液资料,利用上述理论进行实例计算,指出研究区煤层防塌需保证钻井液密度大于1.009 g/cm3,并且需在钻井液中添加暂堵剂以提高其封堵能力。      

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.     

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏天然裂缝形成机理浅析

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界致密砂岩气藏的低孔、低压、低渗特点给开发带来了相当大的难度.天然裂缝的存在对致密砂岩气藏经济开发意义重大,致密砂岩中裂缝发育层段往往是天然气富集区,天然裂缝能大大改善致密砂岩储层渗透性,研究其发育状况及分布规律对储层压裂改造及水平井开发技术的实施具有积极的指导意义.塔巴庙地区位于鄂尔多斯盆地北部伊陕斜坡构造带上,构造平缓,地层倾角仅1°左右,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察、薄片分析、物性测试、测井及试井资料证实,研究区的确不同程度地发育垂直裂缝和高角度裂缝.对裂缝的形态、产状、密度及裂缝分布范围研究后认为,天然裂缝主要是在区域应力、差异压实和异常高流体压力综合作用下形成的,断裂作用不是该区裂缝发育的主导因素.