稠油油藏注超临界二氧化碳驱油影响因素分析

本文以辽河油田某断块油藏为研究对象,基于室内实验,结合正交设计试验,以提高原油采收率程度为评价指标,开展了稠油油藏注超临界CO_2驱影响因素研究,并分析了不同变量对注超临界CO_2驱油效率的影响权重。结果表明:CO_2驱油效率随渗透率、气体注入量、油藏温度的增加而增加,随原油粘度的增加而降低,其中:渗透率对原油采收率的影响程度最大,其次是原油粘度、气体注入量、油藏温度、压力。最后,本文总结并分析了我国注CO_2驱油提高原油采收率技术存在的主要问题,并提出拟解决措施。     

天然气水合物分解和开采的机理及数学模型研究综述

回顾了25年来国内外水合物开采数值模拟研究的进展,分析了影响水合物开采过程的主要机理,即传热、气液流动和水合物分解。将已有的模型分为热力开采、降压开采和综合3种模型,并对各种模型所具有的特点进行了讨论。综合分析认为,TOUGH Fx/HYDRATE模型充分考虑了多相多组分并借鉴上述3类开采方式,可模拟开采过程中气液流动和相态变化,具有较高的应用价值。最后探讨了目前模型的主要问题以及发展方向,认为水合物矿藏岩石的绝对渗透率、相对渗透率、热传导系数等关键参数的测量及确定是精确模拟水合物开采过程的重要因素。     

煤炭开采对煤层底板变形破坏及渗透性的影响

煤层底板变形破坏除受地质因素控制外,还受开采因素影响。通过试验和理论分析,系统研究了煤炭开采对回采工作面底板应力、应变和破坏及渗透性的影响。研究结果表明,不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,在微裂隙闭合和弹性变形阶段,岩石的原生孔隙和裂隙容易被压密,岩石的渗透率随应力的增加由大变小明显,当应力增大至极限强度时岩石试件破坏形成贯穿裂隙,岩石的渗透率迅速增大至最大,不同岩性岩石存在一定差异性;随着回采工作面推进,煤层底板岩层在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、采动矿压直接破坏区和底板岩体应力恢复区4个区。煤层底板岩体的渗透性随着煤炭开采底板岩体变形破坏而呈规律性变化。     

鄂尔多斯盆地合水油田油藏储层特征建模分析

针对鄂尔多斯盆地合水油田区域油气资源开发的需求,建模分析鄂尔多斯盆地合水油田油藏储层特征,为油气资源勘探提供科学依据。以鄂尔多斯盆地合水油田庄211井区为例,通过测井数据确定油藏储层孔隙度与渗透率参数,建立三维地质模型,通过变差函数,获取油藏储层物性参数的空间分布特征。研究结果表明：该方法可有效建立庄211井区的三维地质模型;该井区的储层具备复合韵律特征,利于形成油藏;该井区储层渗透率具备非均匀质特征;渗透率为1.4 mD左右时,油藏开发效果最佳,即储层有效厚度的渗透率下限是1.4 mD,储层有效厚度的孔隙度下限为9%;当渗透率为1.1、1.2 mD时,油藏最终采收率最高的水平段为1 000 m,渗透率为1.3、1.4、1.5 mD时,油藏最终采收率最高的水平段为800 m,为后期油气资源开采提供科学依据。     

有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小,而孔隙度的微小变化,都会对渗透率产生大的影响,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在,在低渗透油气藏的开发中,不宜采用降压开采,进行油藏数值模拟时,也应进行油藏流固耦合数值模拟。      

方向性岩石渗透率的矢量特性与计算模型

岩石渗透率的大小往往具有明显的方向性,因而方向渗透率是矢量。介绍了方向渗透率的地质成因;分析了在理解和应用岩石渗透率矢量特性时容易混淆的一些认识,并指出：不能把两个不同方向上的渗透率矢量合成在一起而作为该合矢量所对应方向上的岩石渗透率,也不能把渗透率矢量在某个方向上的投影作为该投影方向上的渗透率值。此外,还推导建立了一种各向异性渗透率的定量计算模型,据此,可以计算出平面内任意方向上的岩石渗透率值。该渗透率计算模型可用于油藏数值模拟中不同方向上的传导率计算以及各向异性油藏中不同方位上的井距设计。     

王庄油田强水敏油藏粘土矿物危害研究

强水敏油藏指储层遇到外来流体后,渗透率的下降幅度超过70%的油藏.该类油藏由于渗透率的大幅下降,导致注水、注汽等地层能量补充困难,开发效果不理想.目前国内外对储层敏感性机理研究逐渐从试验走向实践,并形成了一套系统的储层敏感性试验研究方法,但敏感性油藏的开发始终未取得较大的突破,其重要原因就是粘土矿物伤害储层.笔者以王庄油田强水敏性油藏为例,对粘土矿物危害进行探讨.     

煤系沉积岩应力–应变与应变–渗透率特征

通过对济宁三号煤矿岩样进行现场采取和室内试验分析,探究对开采有威胁的3煤层顶板砂岩和红层的渗透率特征。试验结果表明,中粗砂岩的渗透率最大,泥岩样的渗透率相对较小;应力对岩石的渗透率有很大的影响,主要体现在节理的法向闭合和剪胀效应,其中应力剪胀能显著地改变岩石节理的渗透性;岩石应变渗透率曲线,表现出渗透率峰值"滞后"的特点;在岩石处于弹塑性阶段时候,渗透率的变化剧烈且具有不可预测性,然而岩石渗透率与体积应变有很好的一致性。通过对实验结果的归纳总结,本文将岩石在全应力应变过程中渗透率变化划分成5个阶段:微裂隙压密闭合阶段、微裂隙随机扩展阶段、裂隙扩展贯通阶段、裂隙错动充分发育阶段和裂隙二次闭合阶段。     

岩石临界抗渗强度的测定及其在工程中的应用

通过岩石伺服渗透试验获得渗透率-应变关系和应力-应变关系曲线,对比分析岩石破坏前的渗透率、应力与应变之间的关系特点,提出了岩石临界抗渗强度的概念,阐述了将其作为岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义,并实际应用于杨村煤矿煤层底板带(水)压开采隔水层阻水能力的评价。     

低渗致密砂岩渗透率应力敏感性试验研究

储层岩石中孔隙流体压力的变化会引起有效应力发生变化,进而导致渗透率的改变,引发储层岩石渗透率应力敏感现象。以试验研究了不同围压下渗透率随孔隙流体压力的变化规律,试验包含了老化处理和升降内压4个回路,每个回路是在围压不变降低和增加孔隙流体压力下实现的,采用稳态法采集每个测试点的数据。试验结果表明,渗透率随着孔隙流体压力的降低而减小,随着孔隙流体压力的增加而增加;在低围压下渗透率的变化幅度较大,在高围压下,则变化幅度较小;在不同围压回路下,净应力相等的点对应的渗透率不相等;渗透率在随孔隙流体压力的变化中呈现出“台阶式”变化。根据Bernabe的模型计算了渗透率有效应力系数,结合Bernabe的观点分析计算结果发现渗透率呈“台阶式”变化是微裂缝随应力的变化而发生变形的表现。对试验岩样进行了储层岩石应力敏感性评价,结果表明,该低渗致密砂岩储层表现为中等应力敏感。     

欠饱和煤储层渗透率动态变化模型及实例分析

开发过程中因受应力压实效应和基质解吸收缩效应的共同影响,导致煤储层渗透率发生复杂的变化。目前,已有诸多学者建立一系列的煤储层渗透率动态模型。然而,对欠饱和煤层气藏开发过程中的不同生产阶段,何种效应对煤储层渗透率起主导作用仍未达成共识。本研究在总结已有的渗透率变化模型的基础上,分析欠饱和煤层气藏开发过程中的降压解吸特征、有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应,并对现有的渗透率模型进行改进与对比分析,以达到定量分析欠饱和煤层气藏储层渗透率变化规律的目的,最后通过鄂尔多斯东南缘韩城煤层气田实例分析煤储层渗透率动态变化特征及其主控因素。结果表明欠饱和煤层气藏开发过程中渗透率动态变化特征可以临界解吸压力划分为两个阶段,前一阶段仅为有效应力效应作用阶段,后一阶段则受有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应影响,且后两种效应随着储层压力的降低而进一步显现。对比分析显示SD改进模型在描述欠饱和煤层气藏渗透率动态变化上优于PM改进模型。因此,借助SD改进模型对韩城煤层气井进行实例计算,分析结果显示煤储层渗透率改善效果依次为3#>11#>5#,区内煤储层渗透率改善效果取决于含气饱和度,而渗透率应力伤害受控于地解压差。     

Anisotropic Rock Poroelasticity Evolution in Ultra-low Permeability Sandstones under Pore Pressure, Confining Pressure, and Temperature: Experiments with Biot’s Coefficient

This study aimed to show anisotropic poroelasticity evolution in ultra-low permeability reservoirs under pore pressure, confining pressure, and temperature. Several groups of experiments examining Biot’s coefficient under different conditions were carried out. Results showed that Biot’s coefficient decreased with increased pore pressure, and the variation trend is linear, but the decreasing rate is variable between materials. Biot’s coefficient increased with increased confining pressure; the variation trend is linear, but the increasing rate varies by material as well. Generally, Biot’s coefficient remains stable with increased temperature. Lithology, clay mineral content, particle arrangement, and pore arrangement showed impacts on Biot’s coefficient. For strong hydrophilic clay minerals, expansion in water could result in a strong surface adsorption reaction, which could result in an increased fluid bulk modulus and higher Biot’s coefficient. For skeleton minerals with strong lipophilicity, such as quartz and feldspar, increased oil saturation will also result in an adsorption reaction, leading to increased fluid bulk modulus and a higher Biot’s coefficient. The study’s conclusions provide evidence of poroelasticity evolution of ultra-low permeability and help the enhancing oil recovery (EOR) process.     

普光气田礁滩相复杂孔隙类型储集层渗透率地震预测方法*

礁滩相碳酸盐岩储集层孔隙类型多样,孔—渗关系复杂,由于缺少相应的岩石物理模型,储集层渗透率地震预测一直是一个难题。作者以普光气田为例,通过分析复杂孔隙类型对储集层渗透率的控制作用及不同孔隙类型储集层在常规测井和声学测井上的响应特征,引入反映孔隙形态和连通性的 “孔构参数”表征相似孔隙度样品的岩石物理参数变化;进而建立基于孔构参数的孔隙类型判别标准和不同孔隙类型储集层孔—渗关系模型,对储集层测井渗透率进行精细解释和评价;并通过分析不同孔隙类型储集层的弹性参数与孔构参数的关系,建立起基于孔构参数的岩石物理量版;采用叠前统计学反演方法首先开展孔隙度、孔构参数的地震反演,进一步开展基于孔隙度和孔构参数的渗透率地震反演,实现了复杂孔隙类型储集层渗透率的定量预测。     

基于岩石颗粒排列方式的低渗透储层应力敏感性分析

以颗粒堆积模型为基础,考虑了低渗透岩心颗粒不同排列方式和不同变形方式,建立了毛管束模型,并通过颗粒Hertz接触变形原理对毛管变形量进行计算,研究毛管和多孔介质应力敏感性定量表征关系,通过有效毛管分数和毛管变形规律探讨了低渗透储层应力敏感性的作用机制。研究表明,低渗透储层的应力敏感性主要表现为渗透率的应力敏感性,相比于渗透率应力敏感性,孔隙度应力敏感性较弱;低渗透储层应力敏感性与岩石颗粒排列方式、颗粒变形方式、岩石微观孔隙结构、固液界面作用力和启动压力梯度效应等密切相关;考虑有效毛管分数和毛管变形量的多孔介质应力敏感性量化模型可从应力敏感性微观作用机制角度解释低渗透储层应力敏感性。     

煤储层渗透率动态变化效应研究

基于现代测试技术和煤层气井实测排采数据,采用物理模拟和数值模拟研究方法,探讨了开采过程中煤储层渗透率动态变化效应。研究结果表明,试验模拟和数值模拟渗透率数值相差较大,可达1～2个数量级;煤储层渗透率动态变化效应呈现出两种相反的规律,即数值模拟渗透率随流体压力降低而衰减,试验模拟渗透率随流体压力降低而增大,两种模拟渗透率动态变化特征看似相互矛盾,实则相互衔接,预示煤储层渗透率在排采过程中会逐渐得以改善。根据分析,揭示了二者差异性的根本原因。提出在整个排采过程中,应采用动态渗透率指标,不断调整和优化工作制度     

致密气藏压后关井压裂液静态渗吸实验研究——以大庆油田徐家围子区块为例

影响致密储层渗吸的因素较多,但系统的因素划分和敏感性分析依然具有很大挑战。为了高效开采致密气藏,为致密气藏压后焖井时间即开井制度优化提供依据,选取大庆油田徐家围子区块致密砂岩天然岩心,结合压汞、电镜扫描和X射线衍射等实验,在室内开展了静态渗吸实验,研究了致密储层静态渗吸的规律及其影响因素,包括渗吸时间、致密储层的渗透率、孔隙类型、润湿性和压裂液的离子浓度。实验结果表明:致密砂岩岩心静态渗吸气水置换主要作用在静态渗吸过程的早期阶段;在致密气藏的储层渗透率范围内,静态渗吸采出程度随渗透率增大而增大;原生孔为储气空间,与原生粒间孔相连的次生溶蚀孔、粒间溶蚀缝和颗粒边缘溶蚀缝为渗吸提供了畅通的通道;静态渗吸速度和最终采出程度随岩心亲水性的增强而增加;压裂时所用的压裂液浓度越低,储层的渗吸效果越好。研究结果可为致密气井压裂后排采制度设计提供基础。     

深部煤储层应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响

深部煤储层处于高地应力环境中,其渗透率变化特征与浅部存在较大差异,为研究有效应力对深部煤储层渗透率的差异性影响,以及应力敏感性各向异性特征,以沁水盆地横岭区块15号煤层为研究对象,采样深度1 200~1 700 m,采用覆压孔渗实验,开展平行层理和垂直层理样品在不同有效应力下的渗透率变化规律研究,探究其应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响。结果表明:渗透率随有效应力的增加呈幂指函数降低,平行层理面渗透率总体高于垂直层理面,且在2个方向上渗透率变化规律呈正相关性。选取储层孔裂隙压缩系数、渗透率损害率和渗透率曲率3个参数作为煤储层应力敏感性评价指标,其中,孔裂隙压缩系数随有效应力增加,以5 MPa为界限先后呈现正相关性和负相关性,渗透率损害率和渗透率曲率分别与有效应力呈指数上升和下降的规律。基于应力敏感性参数,推导出煤层气井产能模型,模型显示,不考虑应力敏感性的气井产量高于考虑应力敏感性,揭示了应力敏感性对煤层气产量的影响程度,即在5 MPa生产压差下,气井的产量降低幅度随应力敏感性系数的增大整体呈增高趋势。针对应力敏感性的阶段划分,研究区目标煤层在煤层气排采过程中应采用小–中–大的排采方案来控制生产流量。      

页岩气藏微裂缝表观渗透率动态模型研究

为研究页岩气藏开发过程中介质变形和滑脱效应对微裂缝表观渗透率动态变化的影响规律,分析有效应力和多孔介质结构参数等对气体渗流影响机制,采用光滑平板模型,结合分形及气体微观渗流理论,建立了介质变形和滑脱效应耦合作用下的微裂缝表观渗透率动态模型,并对模型进行可靠性验证和参数敏感性分析。研究表明,页岩气藏降压开采过程中受介质变形和滑脱效应“一负一正”耦合影响,微裂缝表观渗透率呈先减小后增大趋势,且临界压力值约为5 MPa;不同有效应力状态下,由于介质变形和滑脱效应耦合机制的差异性,导致表观渗透率变化规律不同,从微观作用机制角度对实验中不同加载条件下页岩应力敏感性的差异做出了理论解释;微裂缝最大开度越小,表观渗透率曲线“凹槽”越深,同时微裂缝孔隙度及开度分形维数越高、迂曲度分形维数越低,表观渗透率值越大。     

车镇凹陷古近系深层碎屑岩有效储层物性下限及控制因素

综合运用物性、试油、压汞等资料,分别利用分布函数曲线法、测试法、试油法、束缚水饱和度法以及最小有效孔喉半径法,求取了车镇凹陷古近系深层有效储层物性下限,在此基础上,以孔隙度差值和渗透率差值作为对比参数,探讨了沉积作用、地层压力和成岩作用对深层有效储层发育的控制作用。车镇凹陷古近系深层碎屑岩有效储层孔隙度下限与深度的对数呈线性函数关系,渗透率下限与深度呈指数函数关系。三角洲前缘水下分流河道、河口坝微相砂体有效储层最发育、孔隙度差值和渗透率差值较好,而湖底扇、近岸水下扇、扇三角洲以及冲积扇砂砾岩体有效储层发育较少、孔隙度差值和渗透率差值较差;中强超压储层的有效储层百分含量、孔隙度差值和渗透率差值均好于常压—弱超压储层;中成岩A1期储层的有效储层百分含量、孔隙度差值和渗透率差值均好于中成岩A2、中成岩B期储层。总体上,沉积相带是深层有效储层发育的最主要控制因素,异常高压对有效储层发育的控制作用强于成岩作用,成岩作用对有效储层的影响受沉积相带和异常高压的控制,原始储集性能好且受异常高压保护的储层易于受溶解作用的改造形成优质有效储层。