多尺度科学及其在油气田开发中的应用研究

在简述多尺度科学的主要研究内容、方法及现状的基础上,从多尺度科学角度出发,提出了油气藏即是一个复杂的多尺度系统,油气产出是一个跨时间和空间尺度的复杂过程,是在微观孔喉、微裂缝至宏观裂缝、水力裂缝等渗流通道中的一系列串联耦合过程的观点。油气田开发中多尺度问题主要包括油气藏多尺度描述、多尺度数据整合以及多尺度模拟。以致密砂岩气藏为例,探讨了非常规天然气开发中的多尺度现象及其对气藏开发的影响及对策。指出致密砂岩气藏多尺度结构由基块孔喉、天然裂缝和水力裂缝组成,基块供气不足和储层损害是制约气井产能的关键因素。基于多尺度传质理论大幅度提高传质效率,强调加强钻井、完井和增产改造等全过程储层保护、采用最大储层接触面积(MRC)技术是开发非常规油气资源的有效途径。

圈闭含油气性评价研究进展

在油气勘探过程中,圈闭含油气性评价越来越受到重视。评价圈闭含油气性的主要参数为圈闭的充满度和含油饱和度。圈闭含油气性评价隶属于圈闭评价范畴,其研究内容主要包括圈闭地质特征分析、圈闭含油气性主控因素分析、圈闭成藏机理研究及圈闭综合评价4个方面。对于不同盆地、凹陷及不同构造带上的不同圈闭类型,因其勘探程度不同,圈闭含油气性的评价方法也存在差异性,多种评价方法的应用是现今圈闭含油气性评价的客观现实。圈闭评价方法的局限性,给评价圈闭含油气性带来了较大风险,其评价技术还有待深入研究。目前随着隐蔽油气藏勘探的深入,在中国东部形成了一套针对岩性圈闭含油气性评价的方法,并取得了较好的勘探效果,对进一步研究圈闭含油气性具有一定的借鉴意义。

元坝地区陆相层序断层特征与油气成藏关系

川东北元坝地区陆相层序展现了良好的勘探潜力,成为油气增储上产的重要接替阵地之一。根据研究区三维地震解释资料,结合构造演化史、区域应力挤压对构造断层形成的作用分析,通过多套陆相典型层位与断层展布和交切关系的研究,总结了断层分布特征、断层发育期次与成因以及断层与油气成藏的关系。认为构造断层与其伴生裂缝的展布和发育特征是研究区陆相天然气聚集成藏的主控因素之一。

四川盆地雷口坡组膏盐岩成因及其油气地质意义

探讨四川盆地中三叠统雷口坡组膏盐岩的形成与分布及其对成烃和成储的影响。在岩心、薄片、测井和钻井等资料分析的基础上,对雷口坡组膏盐岩的岩石学特征、岩性组合特征和测井特征等开展研究发现,雷口坡组膏盐岩层系发育云岩+膏盐岩、膏岩+云岩、灰岩+膏盐岩、膏盐岩+灰岩4种组合类型,以及潮上塞卜哈、潮上小型蒸发盐盆、潟湖和蒸发盐盆4种成因模式。雷一段-雷二段面状展布的膏盐岩以塞卜哈成因为主,龙岗地区雷一段发育环带状展布的小型蒸发盐盆;雷三段发育以川中为中心、呈水滴式展布的潟湖成因膏盐岩;雷四段在川西南-川西地区发育牛眼式展布的蒸发盐盆成因膏盐岩。川西地区雷四段膏盐岩层系中发育有品质较好的烃源岩和以膏溶孔、洞为主要储集空间的岩溶储层,具备优越的油气地质条件,是下一步勘探的有利目标。

异常高压低渗透气藏储层应力敏感对气井产能的影响

异常高压低渗透致密气藏由于其自身的地质特征,在衰竭式开发过程中表现出较强的储层应力敏感,特别是渗透率应力敏感会明显影响气藏的开发效果。在渗流力学理论基础上建立了考虑应力敏感的三维气、水两相流数值模型,并编写了相应的数值模拟软件。模拟计算结果表明:随压力下降,岩石形变对低渗透储层的影响明显要高于对高渗透储层的影响;储层渗透率越低,应力敏感就越强,导致气井所需生产压差就越大,使得气井对地层能量的利用率越低,故由应力敏感所导致气井产能的损失就越大;异常高压气藏由于原始地层压力高,有效应力变化范围大且变化的下限低,导致储层岩石具有更强的应力敏感。因此在异常高压、低渗透、特低渗透气藏开发中应充分考虑储层应力敏感的影响,并针对不同渗透率的储层制订相应的开发对策,使开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。

川西坳陷雷四3亚段储层控制因素及孔隙演化特征

根据岩心、薄片观察、扫描电镜、物性和地化分析等资料,研究四川盆地西部坳陷雷口坡组雷四3亚段白云岩储层控制因素及孔隙演化特征。结果表明:雷四3亚段白云岩分为晶粒白云岩、颗粒白云岩和藻纹层白云岩三种类型,储集空间分为晶间孔和晶间溶孔、藻间溶孔、窗格孔和溶洞四种类型;白云岩结构对储层物性影响不大;沉积环境决定储层呈薄层叠置形态;浅埋藏期白云岩化作用形成大量晶间孔,为储层发育奠定基础;准同生期和表生期溶蚀形成的孔隙后期易被胶结作用、去白云岩化作用和压实压溶作用破坏;埋藏期溶蚀作用能有效改善前期被破坏的孔隙,提高储层物性,是储层形成的关键。该研究成果为川西坳陷雷口坡组白云岩储层油气勘探提供地质依据。

四川盆地西部坳陷雷四上亚段白云岩化作用对储集层的影响

四川盆地西部坳陷中三叠统雷口坡组雷四上亚段白云岩厚度大、分布范围广,多口钻井在该套白云岩钻揭高产工业气流。在大量岩心、薄片分析基础上,结合实验测试资料,针对准同生阶段和浅埋藏阶段白云岩化作用进行了研究,并探讨了其对储集层发育的影响。结果表明:雷四上亚段沉积时期,研究区为局限台地沉积环境,沉积水体浅且海平面变化相对频繁,白云岩化流体主要为同时期海水,形成了横向展布稳定的巨厚白云岩;该套白云岩在浅埋藏阶段及以前就已经形成,发育泥晶白云岩、微—粉晶半自形—自形白云岩和少量粉—细晶半自形白云岩,地球化学数据也显示白云岩形成时间较早;浅埋藏阶段形成大量晶间孔,控制了后期侵蚀性流体以弥散状渗流,导致研究区白云岩储集层以层状孔隙型或针状溶孔型为主。

断块圈闭控藏模式——以辽河盆地西部凹陷为例

中国东部断块圈闭油气资源丰常丰富,通过对辽河盆地西部凹陷179个断块圈闭解剖,阐述了断块油气藏的基本特征及其分布的主控因素。按成因类型将断块圈闭划分2大类共计5种类型,即层内同层砂岩对接、层内异层砂岩对接、层外反向断层砂岩对接、层外同向断层砂岩对接和砂泥岩对接,并对其成因机制进行了探讨;在同向和反向断层控藏特征分析基础上,认为影响断块圈闭的3个主要因素是断层垂直断距、储层砂岩视厚度和盖层泥岩视厚度,并且指出三者之间的相互关系与断层圈闭的大小和形态密不可分,进而提出了断块圈闭三元耦合控藏模式,并对其进行了验证。

利用流体包裹体确定川西坳陷孝泉-丰谷构造带须家河组天然气成藏期

孝泉—丰谷构造带是川西坳陷前陆盆地上的一个次级构造单元,天然气资源非常丰富,构造运动的多期性致使天然气成藏过程复杂,研究该区天然气成藏期,对于明确天然气成藏模式、富集规律及成因机制具有重要的意义。为此,整理、分析了该区13口井81个样品的666个流体包裹体测试数据,并在埋藏史分析的基础上对油气成藏期进行了厘定。结果表明:①上三叠统须家河组四段在地史时期至少经历了4期成藏,须二段则经历了至少6期成藏;②须二段和须四段都有液态烃充注,时期分别为T3x5—J1和J1—J2早期,气态烃充注起始时间分别为J2中期、J2晚期,止于K2期;③丰谷、合兴场地区须二段的成藏期早于新场地区,合兴场地区须四段的含烃流体包裹体丰度低,成藏特征不明显;④须二段气藏具有"先致密,后成藏"的特点,为深盆气藏,而须四段气藏则表现为常规气藏特征。

气井井筒气液两相环雾流压降计算新方法

气液两相环雾流是气井生产中最常见的流型之一,正确预测其井筒压降是气井节点系统分析、生产动态预测的重要基础。从环雾流气芯-液膜分相流结构出发,建立了环雾流压力梯度方程;其中持液率计算综合考虑了液膜及液滴的影响,通过引入Henstock&Hanratty无因次液膜厚度关系式,导出了液膜厚度计算显式方程,基于液滴沉降与液膜雾化的动态平衡,导出了适用于气井低液相雷诺数条件的液滴夹带率关系式;摩阻计算考虑了液膜与管壁的剪切应力,最终采用龙格库塔法迭代求解井筒压力。利用国内外91井次气井测压数据评价表明,新模型提高了凝析气井和产水气井井筒环雾流压降预测准确度,优于传统的均匀流模型和分相流模型,而且能够获得液滴夹带率、液膜厚度等特性参数,为油气田开发提供技术理论支持。

川西坳陷XC构造带雷口坡组顶部风化壳储层预测

四川盆地川西坳陷XC构造带的中三叠统雷口坡组地层埋深大,地质条件复杂,采用任何单一的技术方法皆难于准确预测雷口坡组顶部风化壳洞缝型储层的分布。在明确沉积储层特征的基础上,依据储层地震响应特征,采用波形分类、地震属性、相干体分析、波阻抗反演等多种技术方法进行储层有利相带预测,建立了一套适合雷口坡组顶部风化壳洞缝型储层的预测技术方法序列。预测结果表明,雷口坡组顶部风化壳洞缝型储层主要分布于XQ构造—XC构造—WX构造一带,综合评价为储层发育有利区;其次分布在HXC构造—FG构造一带,综合评价为储层发育较有利区,其余地区储层相对较差。

深层页岩气井产能的主要影响因素——以四川盆地南部永川区块为例

影响深层页岩气井产能的地质和工程因素众多,明确主要的影响因素对于深层页岩气的高效开发具有重要的意义。为此,以四川盆地南部永川地区8口水平井为样本,采用灰色关联分析法研究地质、钻井、压裂、生产等4个方面的19个参数与气井产能的关联度,明确了主要的影响因素,并建立了无量纲产能评价指标(QI)与无阻流量的关系式,进而针对永川区块南区和北区分别提出了提高页岩气单井产能的建议。研究结果表明:①裂缝发育程度、Ⅰ类储层钻遇率、水平段长度、埋深、单段液量、加砂强度、压力系数、总有机碳含量和脆性指数等9个因素对气井产能起到了主要的控制作用;②所建立的QI与气井无阻流量的关系模型,可实现对气井产能的快速评价;③建议在永川区块南区加强钻井的跟踪监测以提高优质储层的钻遇率,在北区则加强对压裂工艺的攻关,提升储层改造的效果以实现气井产能的突破。结论认为,该研究成果对于研究区的井位部署和压裂参数优化具有一定的指导意义。

考虑束缚水影响的变形介质气藏产能方程

低渗透致密砂岩气藏由于其高有效应力容易导致储层产生应力敏感损害,与常规气藏在生产动态及产能评价等方面存在着明显差异。常规方法通过增加干燥岩样的净围压来模拟地层有效应力的变化直接分析储层的应力敏感程度,忽略了实际储层孔隙空间中的束缚水,从而影响了应力敏感性分析的准确性。利用干气驱的方法建立岩心的束缚水饱和度,通过分析含束缚水饱和度的岩心渗透率随有效应力的变化关系,研究讨论了低渗透含束缚水岩心在覆压实验中的变形特征。结果表明,含束缚水岩样的储层应力敏感损害程度大于干燥岩样,其应力敏感实验曲线特征为早期随着有效应力升高渗透率降低幅度明显,后期则趋于平缓,其间存在一个与原地有效应力相对应的应力敏感区间。在综合考虑启动压力梯度和含束缚水的基础上,建立了变形介质气藏的产能方程,为今后矿场建立较为合理的产能方程提供了参考依据。

裂缝应力敏感性对异常高压低渗透气藏气井产能的影响

异常高压低渗透致密气藏由于其自身的地质特征,大多需进行压裂后才能投产。而在衰竭式开发过程中,裂缝表现出很强的应力敏感性,会明显影响气藏的开发效果。为此,在渗流力学基础上,建立了考虑裂缝应力敏感性的三维气、水两相流双重介质数值模型,并编写了相应的数值模拟软件。结果表明,裂缝应力敏感性对气井产能具有一定影响,并导致气井所需生产压差明显增大,但对气井的稳产能力影响较小。而异常高压气藏由于原始地层压力高,有效应力变化范围大且变化的下限低,导致储层岩石具有更强的应力敏感性,因此,在进行异常高压低渗透气藏压裂气井的生产动态预测时,应充分考虑裂缝应力敏感性的影响,以使编制的开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。

川西拗陷雷四3亚段高频层序特征及控制因素

在川西拗陷中三叠统雷口坡组沉积背景研究基础上,通过岩心、薄片观察和测井、地震资料分析,运用层序地层学原理,研究雷四3亚段高频层序发育特征,对雷四3亚段进行精细层序地层对比,落实层序地层在研究区展布情况,探讨其发育控制因素及与储层发育的关系。雷口坡组可划分出2个Ⅲ级层序,雷四3亚段发育于第2个Ⅲ级旋回SQ2高水位体系域,进一步可识别出2个Ⅳ级层序和7个Ⅴ级层序。在高频层序划分的基础上,建立了雷四3亚段高频层序地层格架,以Ⅴ级层序为单元,对研究区雷四3亚段地层进行精细对比发现,层序地层横向具有较好的对比性,XS1井、DS1井、TS1井缺失顶部地层,分析认为与印支期地层剥蚀有关。川西拗陷雷四3亚段层序发育主要受海平面升降、构造运动及气候影响,Ⅴ级层序以向上变浅的旋回为主,溶蚀作用主要发育在Ⅴ级层序中上部,易形成优质溶蚀型储层。

地震信号的吸收滤波与储集层含气性识别

地震波在烃类储集层中传播时,反射频率的吸收衰减响应在原始地震记录中不容易被发现。基于ARMA(Autoregressive moving average)模型时间序列分析方法和Prony变换理论的吸收滤波技术,采用阻尼谐波对地震信号进行分解,能够产生振幅、频率、相位和吸收系数等参数的不同分量,这些分量构成了子波信号库。结合测井、岩石物理、地质等资料,对库存子波信号进行综合分析、筛选、重构,从而生成优化重组了的地震信号。与原始地震信号相比,吸收滤波数据能够更有效地刻画地质体的各种地震响应,有利于更直观、更高效地实现烃类储集层的预测。将该技术应用到理论模型试算和川西坳陷深层须家河组气藏的含气性识别中,均获得了良好的应用效果。

川西地区雷口坡组成岩流体期次及其来源

为了明确川西地区雷口坡组成岩流体的期次和来源,在镜下岩石薄片和阴极发光精细观察的基础上,利用成岩矿物流体包裹体与碳、氧和锶同位素等地化资料,综合分析川西地区雷口坡组四段成岩矿物的充填序列,确定成岩流体的期次和来源。研究结果表明,川西地区雷口坡组四段不同粒级充填矿物分为3期,充填序列分别为:第Ⅰ期微-粉晶白云石和方解石、第Ⅱ期细晶白云石和方解石及第Ⅲ期中晶白云石、方解石和嵌晶白云石,3期流体大致分别对应于晚三叠世早—晚期(距今232~214 Ma)、晚三叠世末期—晚侏罗世末期(距今212~145 Ma)、早白垩世—晚白垩世末期(距今142~70 Ma)。雷口坡组四段基质白云石与孔缝充填物的碳、氧和锶同位素组成显示,成岩流体具有正常海相碳酸盐岩的地化特征,并揭示了雷口坡组四段87Sr/86Sr高值是由于蒸发潮坪环境下同生-准同生期毛细管浓缩作用、渗透回流作用以及埋藏期封存海水释放作用的流体侵入造成的。

新场气田须二气藏单井气水层识别模型研究

川西新场气田须二气藏为典型的低渗致密碎屑岩气藏,由于地质条件复杂,储层非均质性严重,气水分布十分复杂,束缚水含量较高,气层、气水同层电阻率界限模糊不清,测井解释往往造成很大误判。针对这一难点,应用基于粒子群算法(PSO)的核主成分分析与支持向量机(KPCA–SVM)模型进行气水层识别。模型先通过核主成分分析(KPCA)进行非线性属性变量提取,再将提取的属性变量作为支持向量机(SVM)的输入变量,在识别过程中利用粒子群算法(PSO)寻优,最终实现气水层识别。将模型应用于新场气田须二气藏气水层识别,识别结果符合研究区的实际情况。

孝泉-丰谷构造带须家河组天然气烷烃碳同位素特征及气源对比

孝泉-丰谷构造带天然气资源非常丰富。"须上盆"、"须下盆"天然气组成差异明显,"须上盆"天然气干/湿混合现象明显,具有差异运聚特征,整体表现为构造气藏;"须下盆"主要为干气,热成熟作用较强。63个样品烷烃碳同位素资料统计表明,须家河组绝大多数为正碳同位素系列,即δ13 C1<δ13 C2<δ13 C3<δ13 C4,其中δ13 C1明显重于川中和川西地区,热演化程度异常高。须家河组烃源岩以腐殖型为主,天然气主要为干酪根初次裂解气。"须上盆"和"须下盆"自成藏特征明显,"须上盆"天然气δ13 C1一般小于-32.2‰、δ13 C2大于-25‰,"须下盆"天然气δ13 C1一般大于-32.2‰,δ13 C2一般小于-27‰。"须下盆"气藏母源主要来自须二段或须一段,为下生上储和自生自储气藏,合兴场地区有来自须三段倒灌气源充注;"须上盆"气源主要来自须三段烃源岩,为下生上储。

川西须五非常规气藏储层微观孔隙结构特征

由于川西坳陷须家河组五段陆相非常规气兼具致密砂岩气与页岩气特征,气藏异常复杂。为了研究该气藏储层微观孔隙结构特征,首先应用场发射氩离子抛光扫描电镜观察了砂、泥岩储层微观孔隙类型,然后结合低温氮气吸附法、激光扫描共聚焦显微镜、场发射氩离子抛光扫描电镜、微-纳米CT扫描等技术手段对储层微观孔隙结构开展深入研究。研究结果表明:1须五砂岩孔隙类型主要有溶蚀孔、晶间孔、微裂缝,以溶蚀孔最发育,晶间孔、微裂缝次之,泥质岩孔隙类型有矿物基质孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔)、有机孔、微裂缝,以粒间孔、晶间孔最发育,微裂缝、有机孔次之,粒内孔最不发育;2虽然须五非常规气藏物性条件极差,但无论砂岩还是泥岩都存在一定量纳米级的中孔与大孔,其中砂岩孔隙度较泥质岩差,但缝隙孔径较泥质岩大;3低温氮气吸附法只反映连通孔隙,无法表征孤立的孔喉结构,激光共聚焦显微镜的观察范围极小,常用于极典型的孔喉结构刻画;场发射氩离子抛光扫描电镜与CT扫描技术由于依赖于人为设定二值化阈值来计算孔隙度,其阈值无固定标准,主观因素影响计算精度,应综合4种方法开展研究,才能得到更准确、更全面的储层孔隙结构资料。