固相颗粒对致密油气藏裂缝应力敏感性影响的试验研究

裂缝是致密油气藏重要的流体渗流通道,其应力敏感性对于油气井产量影响很大,固相颗粒是影响裂缝应力敏感性的重要因素。在有无固相颗粒、固相颗粒不同铺置方式及不同固相颗粒浓度的条件下,开展了固相颗粒对裂缝应力敏感性影响的室内试验。试验发现,裂缝应力敏感程度由大到小依次为无固相、全铺低浓度固相颗粒、全铺中等浓度固相颗粒、全铺高浓度固相颗粒、半缝中等浓度固相颗粒、高导流铺置固相颗粒;固相颗粒能够有效减弱裂缝的应力敏感性,裂缝应力敏感损害不可逆。研究结果为预防和控制裂缝应力敏感损害提供了理论依据。

基于复杂缝网精细刻画的致密油气藏水平井多段压裂数值模拟技术

为准确预测致密油气储层压裂水平井生产动态,提出了一套基于复杂缝网精细刻画的水平井数值模拟方法。在三维地质模型和地质力学模型基础上,考虑多裂缝应力阴影和天然裂缝作用,建立了裂缝扩展数值模拟模型,并根据施工压力响应曲线校正模型参数,定量刻画了缝网形态;提出了一种非结构化网格快速剖分方法,对人工裂缝系统进行表征,采用“双重介质+PEBI网格+缝网加密”的方法,将基质、天然裂缝和人工缝网耦合,从而建立了复杂缝网油藏数值模拟模型,模拟不同尺度介质内的渗流;通过历史拟合手段,调整基质和裂缝的孔隙度、渗透率和相渗等参数,对缝网模型进行反演、修正,预测水平井生产动态。实例应用表明,本文方法在定量精细刻画人工缝网的基础上,能够快速完成油藏历史拟合工作,得到较为可靠的数值模型,实现水平井开发动态特征的精准预测。

断层输导差异性定量评价及其在致密油气藏勘探中的应用

沟通烃源岩与储层的通源断层在活动期会产生诱导裂缝、碎裂岩或断层岩,对油气运移起输导作用。受断层活动强度、两侧岩性、断层岩泥质含量等因素的影响,断层不同部位(断片区)对流体的输导能力存在差异。断层输导差异性定量评价有助于断控致密油气成藏有利区预测。基于断层生长指数、断生裂缝系数和岩石破裂压力等参数,提出断层输导指数计算方法,明确了断控致密油气成藏机理与成藏模式。根据烃源岩厚度、成熟度及类型等参数,计算烃源岩系数,综合分析济阳坳陷渤南洼陷渤深4断层各断片区的输导指数、烃源岩系数、源储压差、有利储集相带等,建立断控致密油气成藏有利区分类标准,预测的成藏有利区得到了勘探实践证实。结果表明:按断片区计算断层输导指数,可以定量评价断层输导能力的差异性;高源储压差、通源断层差异输导和断层岩侧向封堵是断控致密油气成藏的主控因素。

多层致密油气藏分层压裂井裂缝非均匀导流能力试井分析方法

压裂直井和多级压裂水平井是致密油气藏目前研究的主要井型,鲜有研究多层致密油气藏分层压裂井合采时非均匀导流能力裂缝参数解释问题。针对多层致密油气藏分层压裂工艺,摒弃致密储层传统压裂缝导流能力均匀的假设,考虑分层压裂缝扩展差异性引起的压裂缝导流能力不均匀现象,通过Laplace空间变换、Duhamel叠加原理和Stehfest数值反演方法,建立了具有非均匀导流能力压裂缝的多层致密油气藏分层压裂试井分析模型,研制了识别多层致密油气藏分层压裂井流动特征的试井分析图版,分析了井筒储集系数、裂缝表皮系数、压裂缝导流能力分布特征、储层物性等对油气渗流规律的影响。结果表明:多层致密油气藏分层压裂储层的油气渗流可分为5个阶段,早期流动阶段受井筒储集系数和裂缝表皮系数影响,中期流动阶段受压裂缝长度及导流能力控制;在相同生产压差下,增大各层压裂缝长度和导流能力有利于提高油气井产量;忽略压裂缝导流能力和压裂缝扩展的非均匀现象,将低估压裂缝区域压力损耗、高估压裂生产井早期产能。通过实例井试井解释,获取了各层裂缝参数。

基于孔隙弹性力学理论的致密油气藏储层改造体积预测方法

储层改造体积预测对于致密油气藏体积压裂改造效果评估和施工参数优化设计具有重要意义。基于孔隙弹性力学理论和半解析的三维位移不连续法,综合考虑水力裂缝诱导应力,压裂液滤失引起的地层孔隙压力变化及其诱发的孔隙弹性应力的耦合效应,建立水力裂缝干扰模型下的地应力场预测模型,采用最大张应力强度准则和莫尔-库伦强度准则表征天然裂缝的张开与剪切破裂行为,将天然裂缝张开、剪切破裂波及体视为储层改造体,提出了一种预测致密油气藏直井体积压裂储层改造体积的半解析方法。研究结果表明:水力裂缝诱导应力和压裂液滤失引起的孔隙压力和孔隙弹性应力变化导致水力裂缝附近区域内的原始三向地应力发生改变,变化区域呈现椭球状;岩石本体破裂行为仅发生在水力裂缝边缘处的小范围区域内,天然裂缝的张开、剪切破裂才是形成储层改造体积的关键;实际储层改造体积形状近似于椭球体,现阶段现场常用的长方体等效方法并不合理;实例井研究验证了本方法的准确性与工程应用价值,可为致密油气藏体积压裂施工参数优化设计和压后产量预测提供有利的参考。

致密油气藏多相流毛管力效应的研究

近年来,随着全球能源需求的不断增长,非常规能源资源的开发成为了各国能源战略的重点。致密油气藏多相流毛管力效应对产能有重要影响,限制了渗透率和流体运移能力。针对这一挑战,研究方向包括毛管力降低剂、优化压裂技术、CO2驱替技术、注采工艺和机械设备改进。通过降低毛管力影响,改善渗透性和流体排采能力,可以提高致密油气藏的产能和开发效率,实现可持续开发与利用。

致密油气藏储层应力敏感各向异性及其微观机制——以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油层为例

中国陆相致密储层应力敏感各向异性研究对低渗透油气藏开发过程中储层伤害评价具有重要作用。鉴于注水开发过程中的实际问题,选取鄂尔多斯盆地安塞油田长6油层3块典型岩样,分别从水平X,Y及垂直Z方向钻取小岩心柱,并依次恢复至地层条件下变化围压测定渗透率,并结合铸体薄片、扫描电镜及XRD等实验,对致密油气藏储层渗透率应力敏感各向异性及其微观机制进行分析。研究结果表明:不同岩样的应力敏感性存在差异,且同一岩样不同方向的应力敏感性也存在差异,应力敏感性指数由强到弱分别为细粒岩屑长石砂岩、长石岩屑质石英粉砂岩和中细粒岩屑长石砂岩,各向异性系数由强到弱分别为长石岩屑质石英粉砂岩、中细粒岩屑长石砂岩和细粒岩屑长石砂岩。通过微观实验可知,不同类型储层的矿物成分、排列方式及孔隙结构特征差异大,是造成储层应力敏感各向异性的关键因素。因此认为,致密油气藏不同类型储层应力敏感及各向异性存在较大差异,而储层微观非均质性特征是应力敏感及各向异性的主要影响因素。这一结论对鄂尔多斯盆地陆相致密非均质性储层的高效开发具有重要意义。

新型低分子纤维素压裂液的研究及其在致密油气藏的应用

针对致密油气藏的特点，研制了新型低分子纤维素压裂液体系。实验表明，该压裂液体系具有配制简单、快速溶解、基液无“鱼眼”、携砂能力强、破胶彻底、无残渣，岩心伤害率仅为8．59％。新型压裂液在致密油气储层现场应用16井次，压后平均日产油是邻井产量的2～5倍，应用新型纤维素压裂液体系的气井产量约为瓜尔胶压裂液体系井的3～8倍，为致密油气藏的高效开发提供有效通道。

致密油气藏裂缝介质压力敏感分析与计算方法

致密油气藏裂缝介质的压力敏感性对油气藏开发效果具有显著影响。基于物质守恒理论,通过理论推导建立了基质和裂缝的压力敏感方程;同时,通过开展单条裂缝压力敏感渗流物理模拟实验,研究裂缝变形特征和介质渗透率变化特征,并利用实验结果验证了压力敏感裂缝性介质渗透率模型的合理性。研究表明:建立的基质和裂缝压力敏感方程是关于流体压力的函数,能够解决常规压力敏感方程中变形系数确定困难的问题,增强了压力敏感方程在实际致密油藏开发中的适应性。实验中发现流体压力下降,基质块发生膨胀使得基质块之间的裂缝闭合,开度变小,介质渗透率变小;流体压力升高时,基质块发生收缩,使得基质块之间裂缝开启,开度增大,介质渗透率变大。对比实验模拟结果与基于实验参数的渗透率模型的计算结果,验证了渗透率模型的合理性。通过研究,揭示了致密油藏裂缝介质的压力敏感变形机理,又为裂缝介质的渗透率表征奠定了基础。

致密油气藏水平井全通径压裂技术

为满足水平井分段压裂技术逐步向管柱全通径方向发展的需求,对致密油气藏几种全通径压裂工艺的主要特点和适用条件进行分析,研究配套压裂工具的结构形式,介绍滑套、桥塞和水力喷砂射孔3种压裂工具管柱全通径的工作原理和实现方式,总结几种全通径压裂工艺的关键技术。结合我国重庆涪陵、华北鄂尔多斯等不同区域的地层特点、井深结构和自然条件,提出适合其自身特点的压裂工艺和配套工具,进一步预测我国深层页岩气开发对压裂工具的现场需求和发展趋势。为新型压裂工具的研究提供参考。

中原油田深层致密油气藏水平井分段压裂技术

中原油田深层致密油气资源类型主要有致密砂岩、页岩、砂泥岩缝洞油藏,水平井技术的发展大大降低了油气储层的下限,推动了中原油田致密油气藏勘探开发,研究了水平井压裂优化设计技术、开发分段压裂工具,在长井段水平井分段压裂获得成功,使深层致密气藏勘探开发技术取得突破,为资源向储量转化提供了技术支撑。

致密油气藏压后压降分析方法的优化与应用

压后压降测试分析对于获取致密油气藏储层参数、优化致密储层压裂设计有着十分重要的意义。但目前常用的压后压降分析方法存在闭合压力分析结果无法验证,裂缝几何尺寸计算不准确,无法获取储层有效渗透率等问题。为此,通过分析裂缝闭合后压降特征得到了另一种储层闭合压力分析方法以验证常规方法的分析结果,基于G函数和拟三维裂缝模型对裂缝几何参数求解方法进行了优化,推导了利用闭合后拟线性流数据快速获取致密储层有效渗透率的方法,并通过现场施工实例验证了上述优化方法在致密油气藏压后压降分析中的实用性与准确性。

沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术

为了提高沧东凹陷致密油气藏长水平段水平井的钻井安全和效率,分析了地层特点及钻进中面临的摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大、紫红色泥岩地层钻速低和石膏层污染钻井液等技术难点,进行了井身结构优化、井眼轨道设计和井眼轨迹控制方式优选、钻井设备及工具优选、钻井液体系优选和性能优化、提速提效技术措施选择及套管安全下入方式优选,形成了沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术。在GD1701H井和GD1702H井的现场试验表明,该钻井关键技术可以解决沧东凹陷致密油气藏水平井钻井存在的技术难题,满足安全高效钻井的需求。综合研究认为,沧东凹陷致密油气藏水平井钻井关键技术应用效果良好,可为该类油气藏水平井钻井提供技术支持,建议进行推广。

一种用于致密油气藏的抑制水锁型耐高温压裂液

致密油气藏压裂用抑制水锁型耐高温压裂液,是针对常规水基压裂液体系在致密油气藏压裂时易产生水锁伤害,致使压裂后不能增产的难题研发的。采用水锁抑制剂与水溶性阳离子复合后,减小了压裂液在储层孔隙中的毛管阻力,有效地解决了低渗透或致密油气藏压裂时水基压裂液易发生水锁的问题。同时通过采用多头交联的有机硼交联剂,使压裂液可交联成复杂体型凝胶,从而大幅增加凝胶的强度和耐温抗剪切性能。现场应用结果证明本产品在低渗透或致密油、气藏压裂,可大幅提高增产效果,经济效益显著。

一种超高压致密油气藏地层压力条件渗透率的实验室测量新方法

实验观测超高压致密油气藏的地层压力条件的渗透率对于定量表征储层物性以及制定开发方案具有重要意义.常规的方法采用在岩心的出口端设置回压阀的方式实现孔隙压力的控制和流量的计量,存在回压阀控制孔隙压力精度低、灵敏度低、流量计量不准确的技术缺陷,渗透率测量精度低.在岩心的出口端使用高精度恒速恒压泵代替回压阀,开发了一种基于高精度恒速恒压泵双泵联动控制孔隙压力及流量/压力计量技术的渗透率测量新方法,通过岩心的入口端和出口端的两台高精度恒速恒压泵做进液、退液的联动操作计量恒压模式的进液/退液体积或者恒流量模式的上游压力/下游压力实现超高压渗透率的测量.在最高为138 MPa的超高压条件下,实验观测了准噶尔盆地白垩系清水河组的超高压致密油气藏的5块岩样的地层压力条件的渗透率,结果发现:低地层压力条件下的渗透率测量结果与相同有效压力的覆压渗透率吻合较好,超高压条件下的渗透率重复性好并且符合渗透率随有效压力变小而变大的一般规律.

致密砂岩油气藏高效稳定钻井液技术研究

致密油藏已经成为国内油田资源接替的重要阵地,其开发钻井施工过程中,井眼轨迹控制难度大,摩阻扭矩难以有效控制,对钻井液抗温性、润滑性和抑制性提出了要求。特别是在小井眼水平的钻井过程中由于井眼尺寸小、水平段长,常规钻井设备运转风险高、泵压大,生产效率低。对此开展了致密砂岩油气藏高效稳定钻井液技术研究,优选了流型调节剂、防塌抑制剂,研制了高效润滑剂,研制了致密砂岩水平井强抑制钻井液体系,体系抗温能力达到150℃,抗粘土污染达到5%,现场岩屑回收率大于90%,具有优良的抑制性能。

致密油气藏多段压裂水平井渗流模型研究

建立不同边界条件下的负表皮多段压裂水平井不稳定渗流模型,综合考虑压裂裂缝呈非等间距、非等半长、非等缝高、非等任意倾角的实际情况。利用源函数理论、三维特征值法和正交变换等现代数学分析方法对模型进行求解,获得三种外边界下的考虑井储和表皮影响的多段压裂水平井的井底压力动态响应解。最后,编程绘制标准的压力动态响应样版曲线,并对各参数进行敏感性分析。实例应用表明,该模型可以用作多段压裂水平井渗流特征研究及试井分析。

致密油气藏分层压裂用柔性密封件的适应性研究

为了满足大庆油田深层火山岩气藏及海拉尔一塔木察格致密油藏勘探开发压裂的急需,研究了致密油气藏分层压裂用的柔性密封件。针对封隔器的柔性密封件常用的丁腈橡胶(NBR)难以满足耐温120~180℃、承压50~100MPa,在含有CO2或H2S及其他化学助剂的井的需要问题,通过对既抗化学腐蚀,又具有承压、耐高温性能的氢化丁腈橡胶(HNBR)和四丙氟橡胶(AFLAS)两种特种橡胶配方的改性研究、各种添加剂的筛选、硫化工艺优选;柔性密封件及其保护件的几何结构设计、硬度组合、坐封力与密封压差关系等的研究,成功研究出了满足致密油气藏分层压裂用耐温150~180℃、承压100MPa的柔性密封件。由该柔性密封件组合而成的分段压裂管柱在大庆、吉林、辽河等油田应用400余口井,其中大庆油田应用121口井,工艺成功率达97.6%。该研究成果也对大庆油田水平井裸眼完井压裂、深层气多层压裂投产一体化工艺管柱研究,以及国内其他油田和海外分采分注技术服务等起到了重要借鉴作用。

含油气盆地致密砂岩类油气藏成因机制与资源潜力

通过对典型致密砂岩油气藏的解剖,并结合成藏过程中油气排运时期和储层致密演化时期匹配关系分析,确定含油气盆地深部发育致密常规油气藏、致密深盆油气藏、致密复合油气藏3种不同类型的致密砂岩类油气藏;在此基础上采用理论计算对中国致密砂岩油气资源进行评价。结果表明:沉积盆地内部实际存在的油气资源量比以往认识和评价的结果大很多,目前中浅部见到的和已发现的常规油气资源不到盆地内富集资源总量的25%,大于75%的油气资源富集在孔隙度小于12%、渗透率小于1×10-3μm2的致密砂岩储层内;在致密油气资源中,致密常规油气资源大致超过油气总资源的25%,致密深盆油气资源超过50%;致密油气资源是含油气盆地挖潜勘探和可持续发展的最主要方向。

一种计算致密砂岩油气藏有效孔喉下限的新方法——以苏里格气田盒8气藏为例

鉴于压汞实验过程与油气充注成藏过程相类似,认为在密闭取心样品毛细管压力曲线上,与密闭取心样品含油气饱和度相等的进汞饱和度毛细管压力相对应的喉道半径为油气藏有效临界孔喉半径,具有代表性的密闭取心样品中最小的有效临界孔喉直径为油气藏有效孔喉下限。提出了一种准确、快捷计算致密砂岩油气藏有效孔喉下限的新方法,分析讨论了目前求取有效孔喉下限主要方法的优势及其局限性。以苏里格气田盒8气藏为例,采用密闭取心样品毛细管压力曲线法,求取的盒8气藏有效孔喉半径下限约为53.3 nm,由大于此喉道半径连通的孔隙体系才是勘探开发的主要对象。