海陆过渡相页岩孔隙结构表征及页岩气渗流规律模拟

鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块海陆过渡相页岩储层非均质性强,碳质页岩和纯页岩的孔隙结构特征及页岩气渗流规律具有明显的差异,然而目前针对不同岩性孔隙结构下的页岩气渗流规律研究较为缺乏。文中以这2种岩性页岩为研究对象,基于CT扫描、扫描电镜物理实验技术,测定了二者的基质孔隙和层理缝特征参数,对比了二者的孔隙结构差异,构建了考虑吸附效应和滑脱效应的格子玻尔兹曼数值模拟方法,分析了二者孔隙结构对页岩气渗流规律的影响。研究结果表明:1)碳质页岩裂缝呈空间网状结构,纯页岩裂缝为平行层理方向裂缝。与纯页岩相比,碳质页岩孔隙尺度较大,但孔隙数量较少,孔隙度更低。2)页岩孔隙中存在明显的滑脱效应。滑脱效应提高了气相流动速度,页岩气从孔隙壁面解吸减缓了孔隙压力降低速率,延长了生产时间。建议在开发纯页岩层段时,适当降低生产压差,增强小孔隙中的滑脱效应;在开发碳质页岩层段时,适当增加生产压差,通过解吸作用提高页岩气产量。

柳林煤层气区块不同井型产能分析研究

对鄂尔多斯盆地柳林煤层气区块压裂直井与多分支水平井的生产状况进行了分析。多年的排采生产历史表明,该区块内大多数压裂直井的产量低于预期,特别是生产1~2 a后的产量,只有预期的30%左右;而投产的多口多分支水平井的产气量较高和稳定,与预期的结果相当。根据柳林区块的地质特征、生产历史和煤层气开采的数值模拟模型,对不同井产能进行了分析,并与现场生产数据进行对比,研究不同井型的产气机理、产能大小及其影响因素。研究结果表明,压裂裂缝的支撑效果差及裂缝的先期闭合是导致压裂直井后期生产效果差的主要原因,而该区块的综合地质特征更适合于采用多分支水平井技术。结合数模,分析了水平井的排采控制范围以及煤层厚度、储层系数、分支水平井结构参数等对煤层气产能的影响。

基于电阻层析成像技术的弹状流实验研究

在气液两相流研究中,相分布、相速度等流场特征信息对深入了解流动机理、提高模型计算精度有重要意义,但由于气液流动的复杂性与随机性,使得它们的准确测量较为困难。该研究基于快速电阻层析成像技术,首先对垂直向上气液管流中弹状流流型下多种工况的流动结构进行图像数据采集与重建;然后通过互相关算法得到轴向速度场分布,并与漂移流模型进行对比;再对按时序排列的横截面图像序列进行调整得到正确比例的空间三维图像;最后获得段塞长度、频率等特征信息。结果表明,快速电阻层析成像技术可以测得速度场分布、段塞长度、频率等特征信息,可用于优化与这些参数相关的理论模型和经验关系式,有助于提高气液两相流的模型计算精度。

基于生产数据重整的煤层气开发动态分析

煤层气藏开发是依靠排水降压,使吸附在煤基质微孔隙中的气体解吸后产出而建立的人工气藏,排水降压的效果直接影响到气体的解吸与气井的产量,但对于排采中地层压力的变化情况与井间干扰情况,目前仍缺乏有效的技术分析手段。为此,以鄂尔多斯盆地东缘保德区块杨家湾井区为目标区块,基于煤层气井生产数据划分为3个排采阶段,将各阶段的排采数据进行反褶积处理后,通过试井解释获取渗透率、压降半径等,进而形成井底压力、产量、渗透率等参数的分布图及压力、产量、压降等动态演化图件成果,再结合压力、应力场、排采动态、井间干扰情况等综合分析井区的生产动态。研究结果表明:(1)该区高、低产水带分布与压裂形成的主裂缝方向一致,平行于最大主应力方向;(2)该区已形成大面积井间干扰,整体降压面已建立。结论认为,生产数据反褶积重整方法是煤层气开发动态分析的有效手段。

鄂尔多斯盆地韩城区块煤层气开发区井距优化

鄂尔多斯盆地东南缘韩城煤层气开发区总体上煤层渗透率较低,压降漏斗的扩展速度较慢,形成连片压降和面积排采所需的时间相对较长,并且不同井区煤层物性的非均质性强,压降漏斗的扩展速度差异较大,导致产气状况差异较大。为此,利用反褶积方法分析历史排采数据,分析该区高、低产井组压降半径的扩展速度,计算压降区域开始重叠的时间,据此对该区煤层气井的井距优化问题进行研究。结果表明:(1)单从井距因素来考虑,韩城开发区目前主体井距280~350 m是偏大的;(2)韩城开发区井距在250 m以下时,高产井组仅需3.6年即可形成面积压降,低产井组则需要7.9年即可形成面积压降。该研究成果为确定合理井距提供了依据,进而建议在韩城开发区进行小井距加密井试验,进一步落实煤层气的开发参数,以提高开发效果。

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。

重复脉冲强冲击波技术在煤储层改造中的初步应用

煤层气开发主要通过水力压裂改造储层,但该技术沟通煤岩原生裂缝系统的能力有限,导致煤层气直井产能普遍偏低。重复脉冲强冲击波技术是将高能量短脉冲施加于液体一固体界面,由于固体介质表面比液体更容易发生击穿,从而可实现对岩石的破坏和碎裂,如何利用该技术疏通煤岩缝网系统是值得关注的问题。将重复脉冲强冲击波应用于煤储层改造,结合试井解释方法进行效果评价,研究其在增加煤岩基质渗透性、沟通煤岩裂缝系统及辅助压裂增产效果方面的作用。现场试验表明,重复脉冲强冲击波作业对增加煤岩渗透性、沟通压裂裂缝具有积极作用,可为煤储层改造技术改进提供新思路。

多压力系统致密气藏合采特征及开发方式优化实验

针对多压力系统致密气藏多层合采时会产生层间干扰问题,建立了多层合采全直径物理实验模型,模拟研究了并行合采方式下的各气层生产特征,并根据干扰机理提出了递进合采方案。实验结果表明:并行合采时高压气层的气体会通过井筒流向低压气层,抑制低压气层产气能力甚至发生倒灌,导致合采总采收率较低;递进合采通过优化高低压气层开启时间,能有效减弱高压气层对低压气层产气能力的抑制,避免倒灌现象发生,提高低压气层采收率和合采总采收率;各气层压力差异越大,层间干扰越严重,并行合采总采收率越低,但递进合采提高采收率效果却越明显,在层间压力梯度为2、3、4 MPa下递进合采比并行合采总采收率分别提高了2.07%、2.46%、3.82%。研究成果为制定多压力系统致密气藏的合采方案提供了新思路与新方法。