基于核磁共振技术研究页岩自发渗吸过程

页岩储层水力压裂初期形成水锁,导致压裂液返排率低,关井一段时间后水锁自动解除。运用低磁场核磁共振技术,研究压裂液在页岩自发渗吸过程中的分布特征。结果表明:砂岩和火山岩T2谱均存在3个峰,随自发渗吸时间的增加,核磁信号振幅均匀增加,表明砂岩和火山岩自发渗吸过程中,所有孔隙均匀吸水;但页岩T2谱具有双峰特征,且自发渗吸过程中核磁信号振幅增加具有不对称特征,右峰(大孔隙和裂缝)在自发渗吸初期被迅速充满,随自发渗吸时间的增加,左峰的左翼振幅逐渐重合,表明液体优先充满微孔隙,右翼振幅逐渐增加,稍大孔隙逐渐被液体充填,且右翼整体向右移动,表明页岩中出现了大量的新孔隙,新增孔隙是吸水膨胀产生的微裂缝。

渤海湾盆地东营凹陷湖相富有机质页岩纹层特征和储集性能

以渤海湾盆地东营凹陷沙河街组四段上亚段(沙四上亚段)页岩为研究对象,通过有机质分析、薄片观察、扫描电镜、高压压汞和低压氮气吸附等技术,明确页岩纹层特征及其对储层物性的影响,为页岩油勘探开发提供理论依据。沙四上亚段页岩按照成分可划分出4种在孔隙发育特征上具有差异性的纹层单元,总结出7种纹层组合类型。粒状方解石纹层+混合纹层+有机质纹层组合是沙四上亚段储集能力最好的纹层组合类型,同时发育较多的纳米孔和微米孔,纳米孔主要由混合纹层的粘土矿物晶间孔和粒状方解石纹层中的有机质收缩缝构成,微米孔主要由混合纹层内微裂缝和粒状方解石纹层边界处的微裂缝提供。泥晶方解石纹层+有机质纹层组合储集能力次之,纳米孔主要由泥晶方解石纹层中的脆性矿物粒间孔构成,微米孔主要由纹层间薄弱面形成的微裂缝提供。页岩的储层物性受到埋藏压实作用、粘土矿物转化作用、方解石重结晶作用和有机酸溶蚀作用等多重因素影响,不同纹层组合的页岩储层物性影响因素有所不同。

页岩储层渗吸过程中水的微观分布及其气测渗透率动态响应特征

在页岩油气储层水力压裂过程中,压裂液的滤失行为会增加储层的含水饱和度、降低储层渗透率。研究压裂液侵入对储层渗透率的影响,对于页岩油气的高效开发具有重要意义。为此,针对渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段下亚段灰质页岩和混合质页岩岩相样品,通过自发渗吸实验获得了样品不同含水饱和度行为,利用核磁共振表征水在孔隙中的动态运移,结合覆压渗透率定量表征气测渗透率动态变化。实验结果表明:(1)在含水饱和度为5%~40%的渗吸过程中,以微孔(核磁共振T;<1 ms)吸水为主,T;谱累积信号呈上升趋势,占比逐渐增加,而中孔和大孔的T;累积信号呈缓慢上升和波动状态且占比逐渐降低。当含水饱和度达到40%时,微孔累积信号占比高达87%以上。(2)水化改善作用与水锁和水敏损害相互制约,影响渗透率的动态变化,主要分为3种制约状态(水化远大于、大于、小于水锁和水敏)。结合矿物组分和孔隙结构分析发现,在黏土矿物含量为25%~43%的页岩中,渗透率损害率与黏土矿物和石英含量呈正相关,与脆性指数和碳酸盐矿物含量呈负相关性,灰质页岩水化改善作用优于混合质页岩,且大于1μm孔喉的发育既能促进水化改善作用,又能降低水锁和水敏对孔喉的损害。