页岩气基础地质调查皖南地1井钻探施工技术

皖南地1井是部署在安徽省南陵县烟墩镇的一口页岩气基础地质调查井。文章详细介绍了该井的钻探施工工艺技术以及遇到复杂问题的处理方法,并对钻效进行了分析,提出了实现优质高效钻探的措施。项目的顺利实施,梳理了皖南地区地层层序,为页岩气储层理论推测提供了有力的实物数据支撑和验证。     

考虑方位漂移的水平井井眼轨道设计

目前,深层页岩气水平井在钻井过程中经常出现方位漂移的问题,方位漂移严重影响了水平井的井眼轨迹控制,进而影响水平井的准确中靶。在现场施工中,通常根据施工区以前的钻井经验,在进行定向造斜时,先估计出一个“方位超前角”,这种现场的做法有着很大的不确定性,并且可能出现较大误差。本文提出了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计的方法,解决了仅凭现场经验给出的“超前角”不准确的问题。考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计按照井段划分,将地层因素与井身剖面结合起来求取井段的平均方位漂移率。根据该方法研制开发了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计软件,并通过举例进行了验证,证明了方法是可行的。     

隆页2HF页岩气水平井钻井技术研究与实践

四川盆地周缘蕴藏有大面积常压低丰度海相页岩气,依目前的开发成本,储量难以动用,亟需开展低成本钻井工程工艺技术攻关,盘活该类页岩气资源。中石化华东油气分公司在渝东南武隆地区从钻、测、录、固等方面开展了低成本钻井技术研究。通过分析导致钻井成本高的原因,重点从井身结构优化、井眼轨迹控制优化、钻井工具优选、防漏堵漏措施以及测井、录井、固井工艺优化等方面进行了技术研究与现场实践,试验井隆页2HF井由导眼井与侧钻水平井两部分构成,钻井成本较邻井降低了30%,为武隆地区常压页岩气开发奠定了基础。     

Investigation of gas content of organic-rich shale:A case study from Lower Permian shale in southern North China Basin,central China

Measuring gas content is an essential step in estimating the commerciality of gas reserves. In this study,eight shale core samples from the Mouye-1 well were measured using a homemade patented gas desorption apparatus to determine their gas contents. Due to the air contamination that is introduced into the desorption canister, a mathematical method was devised to correct the gas quantity and quality.Compared to the chemical compositions of desorbed gas, the chemical compositions of residual gas are somewhat different. In residual gas, carbon dioxide and nitrogen record a slight increase, and propane is first observed. This phenomenon may be related to the exposure time during the transportation of shale samples from the drilling site to the laboratory, as well as the differences in the mass, size and adsorptivity of different gas molecules. In addition to a series of conventional methods, including the USBM direct method and the Amoco Curve Fit(ACF) method, which were used here for lost gas content estimation, a Modified Curve Fit(MCF) method, based on the 'bidisperse' diffusion model, was established to estimate lost gas content. By fitting the ACF and MCF models to gas desorption data, we determined that the MCF method could reasonably describe the gas desorption data over the entire time period, whereas the ACF method failed. The failure of the ACF method to describe the gas desorption process may be related to its restrictive assumption of a single pore size within shale samples. In comparison to the indirect method, this study demonstrates that none of the three methods studied in this investigation(USBM, ACF and MCF) could individually estimate the lost gas contents of all shale samples and that the proportion of free gas relative to total gas has a significant effect on the estimation accuracy of the selected method. When the ratio of free gas to total gas is lower than 45%, the USBM method is the best for estimating the lost gas content, whereas when the ratio ranges from 45% to 75% or is more than 75%, the ACF and MCF methods, are the best options respectively.     

渝东北城口地区Y1井页岩有机地球化学特征及勘探前景

基于钻井资料,以总有机碳(TOC)、干酪根显微组分、等效镜质体反射率(Ro)及碳同位素等测试数据系统分析了渝东北城口地区Y1井五峰组—龙马溪组页岩的有机地球化学特征,利用页岩流体包裹体的显微特征、均一温度及激光拉曼数据深入分析了Y1井页岩气成藏特征。结果表明:Y1井上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组炭质页岩发育,TOC含量2%的富含有机质页岩厚度达83 m,干酪根类型以Ⅰ型干酪根为主,处于湿气生烃阶段。页岩裂缝脉体中大量烃包裹体和富含甲烷气体的含烃盐水包裹体证实城口地区五峰组—龙马溪组页岩发生了充足页岩气供给,具有高均一温度、高盐度的伴生盐水包裹体表明城口地区页岩气成藏时期的保存条件良好。这些Y1井页岩有机地球化学特征研究成果揭示了城口地区下古生界具备良好的页岩气勘探前景。     

渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔径分布测试方法研究

低温氮气吸附法已普遍用于评价页岩的孔隙结构,但是文献中报道的脱气温度和脱气时间等测试条件不尽相同,此外测试结果中经常出现滞后环不闭合的情况,严重影响了孔径分布等结构参数测试的准确性。为了评价和探索有效的页岩孔径分布测试方法,本文选取渝科1井下寒武统牛蹄塘组黑色页岩,重点研究应用低温氮气吸附法分析其孔径分布的测试条件,系统探讨了样品质量、脱气温度、升温速率和脱气时间对测试结果的影响,通过进一步优化参数建立了可靠的孔径分布测试方法,并成功用于测定其他页岩样品。结果表明:吸附-脱附等温线呈反C型,属于Brunauer等提出的BDDT等温吸附曲线分类中的V型,滞后环完全闭合,属于IUPAC分类中的H4型,对应狭窄的狭缝型孔隙,说明此类页岩中除了含有峰值孔径主要集中在3.5~4.5 nm的中孔和一定数量的大孔外,还存在大量微孔。研究认为脱气温度是影响测试结果的主要因素。该研究是页岩孔径分布测试方法的一项补充,为我国页岩气的深入研究提供了关键参数支持。     

基于突变级数法的页岩气探采综合环境影响评价研究

为缓解能源紧张,页岩气作为储量丰富的非常规能源在我国正大力开发,而我国页岩气开发起步较晚,受管理与技术限制,页岩气开发造成的综合环境影响问题还得不到有效解决。针对页岩气开发存在的环境问题,本文基于我国页岩气开发现状,借鉴美国页岩气开发的成功经验,从自然环境与人文环境两方面对页岩气开发综合环境影响因素进行分析,建立了页岩气开发综合环境影响评价指标体系;同时为降低评价过程主观因素的影响,简化评估过程,本文引入突变级数法建立了页岩气开发综合环境影响评估模型,运用数值替换方法区分页岩气开发综合环境影响等级。最后将评价体系与评估模型应用到实际案例中,得到的评价结果与实际情况基本符合,为页岩气开发项目的综合环境评价提供了很好的理论依据。     

川东南丁山地区龙马溪组页岩裂缝特征及对含气性的影响

川东南丁山地区是近年来四川盆地页岩气勘探开发的热点区域,裂缝的发育对页岩含气性及保存条件有重要的影响。综合运用野外露头、岩心、测井资料,结合岩石脆性矿物含量、岩石力学参数等数据,深入分析龙马溪组页岩裂缝发育特征和控制因素,并探讨了裂缝发育对含气性的影响。结果表明,丁山地区龙马溪组页岩裂缝主要以构造成因的剪切缝为主,裂缝优势方位共6组,主要包括4组平面剪切缝和2组剖面剪切缝,其发育主要受2个方向、3个阶段的构造应力场影响而成;裂缝延伸稳定,平均密度小,宽度小,充填程度高,主要被方解石和黄铁矿等充填。裂缝受控因素主要包括古构造应力场、构造部位、脆性矿物组分、岩石力学性质等;断层对裂缝发育具有明显的控制作用,其中断层两盘均存在裂缝发育程度急剧下降的临界范围,临界范围内裂缝发育程度高,超过此临界范围,裂缝发育程度变差且变化趋于平缓;不同期次的裂缝中,形成时间晚、规模过大、充填程度不高、与现今地应力方向一致或呈低角度相交的裂缝易造成页岩气的散失,对提高页岩含气性不利;龙马溪组岩石脆性矿物含量高,脆性指数属中等偏上程度,有利于构造缝发育且可压性较好。随着距齐岳山断裂距离的适当增加,龙马溪组页岩埋藏深度适中,地层压力增大,抗压强度增强高,脆性指数适中,构造保存条件变好,有利于不同方位的裂缝发育和页岩含气量的增加,位于该区域的DY2井与DY4井均位于该有利区域,含气性良好。研究结果对下一步深化页岩气勘探开发具有重要指导作用。     

基于人工鱼群算法和SCA等效理论的井中横波速度预测方法

在建立页岩岩石物理模型的基础上,根据等效自相容近似(SCA)岩石物理模型,构建出岩石的纵波速度、横波速度与岩石密度、组分和孔隙度等的定量关系,得出使理论纵波速度和实际纵波速度最接近的孔隙纵横比,进而将该孔隙纵横比作为约束条件来实现横波速度预测。反演算法利用人工鱼群算法来计算最佳孔隙纵横比,并将预测的横波速度与实际测得的横波速度对比,证明了人工鱼群算法的有效性。     

长春地区粉质黏土导热系数与其物性参数相关性研究

为研究导热系数与影响因素之间的相关关系,建立导热系数的推算公式,以长春地区粉质黏土为研究对象,对原状土样的导热系数与其物理参数之间的相关性进行回归分析。制作9个重塑土样,测其相关的参数值,以验证回归方程的适用性。结果表明,回归分析建立导热系数与2个物理参数之间的关系式不成立;考虑天然密度、含水率和孔隙度为自变量,其分别对应的相关性系数T检验显著值(Sig)都0. 05,复决定系数为0. 886,建立的回归方程成立,自变量能准确解释因变量的变化,且含水率与导热系数呈负相关,天然密度和孔隙度呈正相关。重塑土样相关参数代入回归方程得到的导热系数值与实验实测值之间相对误差低于4%,验证了该回归方程的普遍性和适用性。