干热岩地应力测量评价方法与前沿挑战

可靠的地应力数据能够指导开发干热岩资源。本文针对干热岩深部储层地应力调查存在的困难,按照基于钻孔、岩芯和地质的三类调查手段,首先总结提出了适用于干热岩地应力测量与评价的方法,并指出了其基本原理、测试仪器、应用场景与存在的优缺点。然后,以我国青海共和干热岩试采工程为例,提出了干热岩地应力测量与评价模式,给出了储层地应力特征的主要认识,并验证其与工程开发结果的一致性。最后,总结了干热岩地应力测量方法的认识,指出了干热岩开发中与地应力相关的两大前沿科学问题,即储层裂缝控制与诱发地震,并对其发展趋势与挑战进行了展望。     

天然裂缝复杂程度对致密储层破裂特征的影响

地层内部总存在孔隙、裂隙、层理、裂缝、断层等结构特征从而体现为地层地质非均质性,并在人工注采过程中发生不同尺度的破裂而体现为跨尺度的裂缝时空延展特征和致裂机理。以致密油为代表的非常规油气藏开采开发在我国油气产能中占比越来越大,并往往利用水力压裂储层改造技术产生人工裂缝以增强油气渗流而实现其规模经济开发;同时,这类低渗透油气藏亦是CO₂压裂、注入和封存的重要对象。文章基于真三轴大型物理模型水力压裂实验和工程尺度下水力压裂微地震监测结果,通过不同尺度裂缝/裂隙活动所致声发射和微地震事件的时空展布研究岩体多尺度裂缝的破裂特征。研究表明,无论是相对稳定的真三轴水力压裂,还是实际地质工程尺度下的水力压裂微,岩石原生裂缝、裂隙分布趋势和方位对裂缝扩展具有主控作用。     

碳中和目标驱动下干热岩和增强型地热系统增产技术发展

地热能作为一种清洁低碳、稳定连续的非碳基能源,可为实现碳中和、碳达峰目标提供重要保障.通过回顾国内外干热岩和增强型地热系统的开发现状,储层改造建造技术现状和近期发展,微地震监测技术发展和诱发地震灾害评估方法进展,示踪技术进步和电磁法的监测潜力,展望干热岩和增强型地热系统增产技术发展前景和研究开发方向,为相关的工程技术和研究人员提供参考.     

地应力在致密油勘探开发中的应用——以鄂尔多斯盆地黄陵地区为例

通过水力压裂、测井计算和水力压裂裂缝监测等方法,分析和计算黄陵地区延长组地应力大小和方向,结果表明黄陵探区延长组主应力方向NEE向;最大水平主应力(S_H)、垂直主应力(S_v)和最小水平主应力(S_h)满足：S_H>S_v>S_h,为典型的走滑应力。随着深度的增加,最大主应力、最小主应力和垂直主应力均逐增加。水平井应该平行于最大水平主应力方向,这样在钻井过程中所消耗能源最小,成本较低。     

超临界二氧化碳压裂技术研究进展

对于低渗透油页岩矿藏的开发,超临界二氧化碳（SC—CO2）压裂技术有效规避了水力压裂会引起的地层伤害、诱发地震和环境污染等问题,且由于其在起裂压力、沟通微裂缝、形成复杂缝网上的优势,是目前一项热门的无水压裂技术。本文详细介绍了SC—CO2压裂技术的技术特点和近年来SC—CO2压裂的实验与数学模型研究。从裂缝扩展规律性实验、在SC—CO2作用下的岩性变化实验、SC—CO2压裂液体系的研制以及SC—CO2流体携砂流动、井内温度场、裂缝起裂扩展数学模型的相关研究中,探讨目前SC—CO2压裂技术的研究进展与不足,并在增粘剂的设计、裂缝有效性的评价、填砂裂缝网络提高油页岩储集层传热和渗流能力等方面的研究提出了建议,对SC—CO2压裂技术的未来发展具有参考意义。     

微支撑剂对页岩油气的增产机理及选配原则

水力压裂是页岩油气增产的主要手段,其核心是向储层连续泵入压裂液迫使储层产生水力裂缝/缝网形成油气运移高效通道,从而达到油气增产的目的。相较人工主缝,微裂缝具有数量大、缝宽小、走向复杂等特点,常规支撑剂无法对其形成有效支撑,如何提高微裂缝的导流能力是进一步提高页岩油气产能的关键。微缝导流能力实验表明:微支撑剂嵌入页岩裂缝表面导致一定程度的渗透率损害,但支撑微裂缝的渗透率仍比页岩基质渗透率高出2～3个数量级,仍可为页岩油气运移提供有效渗流通道。本文系统分析了微支撑剂对微裂缝的支撑特性、微支撑剂的长距离输运性能及辅助降滤等特征,提出了微支撑剂对致密油气增产的内在机制。结合我国致密油气储层基质孔隙尺度,形成了考虑微裂缝开度及基质孔隙尺寸的微支撑剂选配原则。     

华北地区煤层气井压裂裂缝监测及其扩展规律

介绍了井温测试法、放射性同位素法、大地电位测试法和微地震测试法监测煤层水力压裂裂缝的基本原理。使用上述4种方法对华北地区施工的煤层气井压裂裂缝进行测量,得到了大量压裂井的裂缝方位和高度的监测数据。通过统计分析发现:压裂后的煤层裂缝一般都穿越其上下隔层,最大裂缝高度是压裂层厚度的6倍,裂缝长度大部分为50~90 m,裂缝形状基本以垂直裂缝为主,裂缝方向存在着随机性,扩展方向受地应力、局部地层构造和煤层割理共同作用。      

全球扭转构造体系结构要素分析

全球板块的分割和漂移并非杂乱无章,它们被力学性质各异的构造网络组合在同一应力场中构成全球扭转构造体系。本文从分析结构要素的力学属性入手来鉴定这个体系。该体系由一个NWW向螺旋型扭转压裂带为主干要素及NNE向张裂带、经向扭劈裂带和纬向扭割裂带等配套要素组成。      

考虑应力敏感效应的复合油藏多级压裂水平井压力动态分析

应力敏感效应是影响致密油气藏压力动态分析的重要因素。考虑应力敏感效应、体积压裂改造区(SRV)及水力裂缝的有限导流能力,建立水力裂缝为树状缝网的双重介质复合油藏多级压裂水平井数学模型。运用摄动变换、Duhamel原理、Laplace变换等方法求解模型,得到井底压力线源解,绘制井底压力动态曲线并对相关参数进行敏感性分析。结果表明:多级压裂水平井的渗流过程划分为12个阶段。渗透率应力敏感系数使压力曲线上翘;储容系数影响窜流的时间与强度;窜流系数影响基质向裂缝窜流出现时间;内外区流度比主要影响内区向外区过渡流及晚期径向流阶段;裂缝间距和裂缝长度增大有助于增加泄油面积,减小整体渗流阻力;内区半径主要影响内区向外区过渡时间。该结果对致密油气藏多级压裂水平井渗流规律分析和试井解释具有指导意义。     

高盐矿井水深部转移存储介质特征与水动力演化规律

高盐矿井水处理及排放是近几年影响煤炭高效开采的重要因素之一,选择开采煤层底板下深部适当的含水层,将高盐矿井水进行异位转移存储是一种值得探索的矿井水排放减量方法。以鄂尔多斯盆地X矿为例,分析认为开采煤层以下宝塔山砂岩和深层刘家沟组砂岩地层具备转移存储空间。采取压汞实验和岩石力学分析研究2组地层介质特征;采用水位自然恢复试验、压水试验和数值模拟等手段研究水文地质参数和水动力场特征。结果表明:宝塔山砂岩孔隙率为6.57%~19.89%,储水潜力大但距离开采煤层过近,转移存储矿井水可能引起底板突水威胁,现今开采阶段不考虑作为转移存储目的层;刘家沟组孔隙率为4.18%~7.49%,原始状态下渗透系数为5.31×10-6 m/d,注水压裂后为0.008 14~0.015 27 m/d,渗透能力大幅提升并可保持稳定;MODFLOW模拟结果表明,刘家沟组含水层在长期转移存储矿井水方面具备较好前景。