砂泥互层储层条件下水力裂缝扩展实验研究

鄂尔多斯盆地某区块发育丰富砂岩和泥岩多薄互层的页岩油资源,该区块层理、裂缝发育,非均质性特征显著,压裂改造中裂缝的扩展机理不明确,体积压裂改造难度较大。针对该区块开展了室内真三轴水力压裂物理模拟实验,探究了层理、地应力、排量等因素对裂缝穿层扩展的影响。研究结果表明:500 mm×500 mm×500 mm的天然露头砂泥夹层型岩样水力裂缝形态主要以复杂缝为主,层理发育程度越高,水力裂缝越偏向于水平方向;水平应力差的增大可以增加水力裂缝垂向穿层能力;高排量可以提高分支缝的开启概率,增大形成复杂缝网的概率。

苏里格砂泥薄互储层缝控压裂造缝机制及穿层判别准则

针对苏里格气田二叠系盒8段砂泥薄互储层压裂施工中裂缝穿层扩展判别与压裂效果评价存在的问题,建立考虑层间非均质性的砂泥薄互储层地质力学模型,开展水力裂缝穿层扩展实验,揭示砂泥薄互储层中人工裂缝的起裂-延伸-交互-穿层机制。基于非常规裂缝模型的数值模拟,阐明了裂缝在薄互层中的垂向起裂与扩展特征,构建了裂缝穿层的判别准则与压裂效果评价方法。研究表明:层间应力差是直接影响穿层压裂裂缝形态的主要地质因素,苏里格气田层间应力差异系数(ξ_(IL))小于0.40时,裂缝可突破隔层在目标砂岩层内扩展;0.40≤ξ_(IL)<0.45时,裂缝突破隔层但无法在目标砂层内有效扩展;ξ_(IL)≥0.45时,裂缝仅在射孔储层扩展,无法实现穿层扩展。提高压裂液黏度与排量能弥补能量损耗并突破隔层限制,苏里格气田压裂施工参数控制区域内采用高黏度(50~100mPa·s)压裂液、高排量(12~18 m^(3)/min)施工条件有利于裂缝穿层。

断裂及其伴生微构造对不同类型储层的改造机理

断裂带具有典型的二元结构,即断层核和破碎带。由于断层核、破碎带与母岩间的物性具有一定差异,断裂在低-非孔隙性岩石和高孔隙性岩石中的表现形式明显不同,使其对储层物性具有相反的改造作用。传统观点认为,储层受力变形均会形成裂缝,而实际上高孔隙性储层中发育的是变形带,会降低储层的物性。中国含油气盆地多为陆相盆地,储盖层普遍为砂泥互层地层,受岩石固结程度、泥质含量、物性等因素影响,断裂在砂泥互层地层中具有6种断裂带结构类型:解聚型断裂带、碎裂型断裂带、层状硅酸盐-框架断层岩型断裂带、断层角砾岩型断裂带、断层泥型断裂带和涂抹型断裂带。以松辽盆地大庆长垣葡萄花油层高孔隙性储层和徐家围子断陷营城组致密火山岩储层为例,系统剖析断裂伴生微构造类型及其对储层反向改造作用。通过对大庆长垣杏树岗背斜带过断裂带钻探X7-20-S632井的岩心观察,发现断裂滑动面周围伴生大量变形带,且随着距滑动面距离增加,变形带密度越来越小。微观结构特征研究表明,变形带具有比母岩更低的孔渗性。徐家围子断陷营城组为致密的火山岩储层,储层变形后形成裂缝,徐中、徐东断裂两侧伴生裂缝密度随着距断裂距离增加逐渐减小,统计表明,断裂附近火山岩储层较远离断裂储层的孔隙度明显提高。依据断层核、破碎带的分布规律,建立了理想的地质模型,模拟了断裂伴生微构造的发育对流体流动效率的影响。结果表明,当储层中的变形带或裂缝发育达到一定程度时,对流体流动具有明显的阻滞或输导作用,因此,断裂及伴生微构造对储层物性具有反向改造作用。

砂泥交互储层定向井压裂裂缝穿层扩展真三轴实验研究

对于低渗透砂泥互层储层,为沟通更多砂岩层并增加泄油面积,通常采用斜井结合水力压裂技术进行开发。与直井和水平井相比,斜井中水力裂缝的起裂、转向形态复杂,而近井区域的裂缝复杂程度决定了压裂效果。针对储层中砂泥互层的情况,利用物理模拟实验,研究了砂泥互层中不同钻完井参数及地应力条件下水力裂缝起裂、转向和垂向扩展形态。研究结果表明:方位角和水平应力差对裂缝扩展能力有很大影响,当方位角较大,水平应力差较小时,近井区域裂缝扭曲程度大,数量多,不利于裂缝垂向扩展和施工后期加砂;泥岩层会阻碍裂缝垂向扩展,砂岩层与泥岩层之间应力差越高,阻碍作用越大,裂缝越不容易从砂岩层进入泥岩层。根据实验所得结论,提出了组合及分层压裂的判断依据。

尼日尔Agadem油田E1油组低阻油层成因分析

尼日尔Agadem油田E1油组普遍发育一套典型的低阻可疑层,在开发过程中,由于对其成因、含油性及产能认识不清,一直未引起足够重视。为了寻求一期油田的稳产接替潜力,针对该套低阻可疑层,采用宏观因素控微观分析的宏观、微观相结合的低阻油层分析方法,通过圈闭幅度和沉积环境等宏观地质成因分析,明确了目的层所处的三角洲前缘末端弱水动力沉积环境为低阻层的主控成因;综合利用岩心、测井及分析化验资料,对储层厚度、岩性、黏土矿物、孔隙结构、束缚水饱和度等岩石物理成因分析,明确了研究区发育3种成因类型的低阻油层,砂泥薄互层和束缚水饱和度偏高为低阻油层主要成因。通过试油和生产,证实了低阻可疑层为产能较好的油层,充分证明了对低阻油层成因分析的合理性,为低阻油层的分类识别和评价提供了依据。

西湖凹陷平湖组岩性油气藏形成条件

为深化西湖凹陷岩性油气藏形成条件研究,以主力勘探目的层——平湖组为研究对象,对沉积体时空配置、成藏条件和油气运移聚集特征等进行综合分析。结果表明,平湖组烃源岩丰富,广泛发育暗色泥岩和煤,多期发育的潮坪砂、潮道砂和三角洲前缘席状砂为油气提供了良好的储集空间。平湖组砂泥岩薄互层明显,纵向上形成旋回式生储盖组合,且泥岩累积厚度大、分布稳定,利于形成区域性盖层。平湖组形成于后裂陷期,裂陷期形成的断裂体系为油气运移提供垂向输导,形成了自源—直排式和自源—垂向侧向式岩性油气藏。平湖斜坡带发育的平湖组潮坪及三角洲砂泥岩薄互层有利于形成岩性油气藏,可沿油气运移路径探索砂岩上倾尖灭、透镜状等岩性圈闭。

砂岩储层酸化自转向酸研究与应用

利用一种长链甜菜碱表面活性剂在酸液中的聚集形态变化,形成了以土酸为主体酸的自转向酸体系:15%HCl+3%HF+4%转向剂+1%缓蚀剂+0.5%铁离子稳定剂。该体系在酸化改造过程中不需要大量钙镁离子的"交联"作用,仅依靠自身聚集形态随酸浓度的变化即可增黏,胶束平均水合直径最大可达330.5 nm,酸液黏度最大可达180 m Pa·s,能有效实现砂泥岩储层暂堵转向酸化的目的。体系缓速性能出色,酸岩反应20 min后,含转向剂的土酸酸液溶蚀率仅为13%,并且具有良好的耐高温流变性,在90℃下剪切90 min后的黏度依然保持在60m Pa·s以上。自转向酸残酸凝胶与地层原油接触120 min后,酸液黏度降至10 m Pa·s左右,能加快残酸返排。现场试验表明,自转向土酸酸液体系在砂岩储层增产效果明显。

松辽盆地北部齐家地区青山口组二段互层型泥页岩油富集主控因素

松辽盆地北部齐家地区青山口组二段沉积环境为三角洲前缘—半深湖,其岩性主要为厚层泥页岩夹薄层粉砂岩。泥页岩R o>0.75%,处于成熟阶段,形成成熟泥页岩层夹粉砂岩储层互层分布的储集模式,为典型的互层型泥页岩油。通过岩心宏观描述、微观实验分析,结合油藏精细解剖,明确了互层型泥页岩油分布特征和泥页岩油富集主控因素。研究表明:齐家地区青山口组二段互层型泥页岩油横向上呈层状连续分布、连续性好,纵向上多层发育,单层厚度为1~4 m,累计厚度为10~50 m;优质烃源岩发育是泥页岩油富集前提,为泥页岩油富集提供丰富的物质基础;源储一体的组合模式是泥页岩油富集关键,为泥页岩油持续聚集提供充足动力;沉积微相控制不同成因砂体储集性能和含油程度,河口坝、远砂坝、叠置席状砂发育,单层厚度大,储层物性好、孔喉连通性好,纵向上错叠连片分布,油气富集程度高,单井产量高。研究成果为落实甜点层系和甜点区分布指明了方向。

充气泡沫泥浆治理长孔段漏涌地层施工工艺探讨

针对长孔段漏涌地层及松散破碎等复杂地层,提出以泡沫泥浆或充气泥浆平衡地层压力的钻进方法,兼备护壁和防止冲洗液漏失的双重作用,实现连续堵漏和护壁,减少堵漏时间,有利于提高钻探效率,降低成本。对干旱缺水地区、全漏失地层钻探施工拓展了新的技术手段。

砂泥岩间互地层破裂准则选取及在裂缝穿透性评价中的应用

针对目前存在的多种岩石破裂准则,以某油气田裂缝性砂泥岩储层为例,在岩心裂缝观察和岩石力学试验的基础上,通过数理统计和公式推导的方法,建立适用于地下低渗透砂岩和泥岩间互地层的破裂判断准则,并基于构造应力场与裂缝参数之间的定量关系模型,实现砂泥互层时裂缝穿透程度定量评价。结果表明:在压缩状态下,砂泥岩间互地层破裂判据适用两段式莫尔-库仑准则,但在拉张应力状态下,莫尔-库仑准则不适用,改用格里菲斯准则;砂、泥岩力学参数存在差异,同样受力变形条件下,裂缝先在砂岩中产生,再向泥岩中垂向延伸扩展,并发生一定产状的变化;泥岩厚度为5 m是裂缝能否穿透的临界值,多数裂缝会终止于砂泥岩界面处;相同的受力条件下砂岩越薄越容易产生裂缝,泥岩厚度达到20 m时砂岩厚度的变化对砂岩裂缝延伸进泥岩中的发育程度和裂缝密度影响很小。

羊老蹄水库库坝区软弱夹层的工程地质特征

本文论述了西龙池抽水蓄能电站（１２０ 万 Ｋ Ｗ） 羊老蹄上水库泥灰岩软弱夹层的产状及矿物组成和化学成分，通过平硐揭露及野外原位变形试验和室内中型剪试验，论证了泥灰岩软弱夹层抗风化能力低及物理力学性质差，具有崩解、软化和泥化等工程地质特征，对水库库坝区岸坡稳定有一定影响。

可控穿层压裂技术在砂泥岩互层储层改造应用

针对砂泥岩储层存在岩性复杂,储层物性差,纵向上砂层发育、砂泥岩间互层、泥岩夹层薄(<3m),上下隔层遮挡能力弱,裂缝高度容易失控等特点,通过绘制油井纵向上地应力剖面,确定合理的缝内净压力值,应用Fracpro PT压裂软件,优化模拟变黏度、变排量、变支撑剂粒径等条件下最佳的缝内净压力和裂缝支撑高度,确定施工规模、施工排量、液体黏度、砂浓度、前置液比例和支撑剂粒径组合比例等参数,优化出最优施工泵注程序。在控制纵向上裂缝高度前提下,采用前置液投球分压技术,确保多组砂层有效改造,通过优化的二次加砂工艺,建立最优的裂缝支撑砂堤剖面,实现纵向上砂层有效支撑,提高了储层纵向上有效动用程度,形成了砂泥岩互层可控穿层压裂技术。该项研究成果在AR29区块推广实施了17口井,压裂后阵列声波测井和井温测井结果表明,砂泥岩薄互层可控穿层压裂技术可靠,措施后平均单井日产油12.3t/d,增油效果显著。

粉细砂及流泥夹层软基上无填料振冲工艺处理技术研究

潍坊港（中港区）西作业区6—11#泊位软基处理工程，通过采用表层预处理、无填料振冲、排水、满夯及碾压等一系列工艺，成功处理了吹填形成的以粉细砂为主，部分粉质黏土及流泥夹层的软土地基，节省了费用，加快了施工工期，可为类似工程的施工提供参考。

云台山隧道泥砂岩互层段开挖施工技术

指出泥岩、砂岩是隧道施工中常见到的两种岩类,且两种岩石一般以互层现象出现,通过云台山隧道施工实践,分析了此类围岩施工中经常出现的问题,提出并总结了此类围岩开挖时应采取的技术措施。

总口向斜复杂断块性低渗透油藏压裂技术探讨

总口向斜地区位于江汉盆地东北方向,属于复杂断块性低渗透油藏,受断层影响,该区天然裂缝发育,单井纵向含油小层一般多且薄,具有典型的砂层互层特征,压裂施工中由于受天然裂缝及砂泥互层的影响,经常在低砂比段出现砂堵。针对现场施工情况,对该类具有砂泥薄互层及裂缝性特征的低渗透油藏施工困难的机理进行分析探讨,通过对上述压裂井的地质资料、测井曲线、压裂施工动态等数据分析,掌握了影响该区压裂成败的主要原因,提出了后续井的措施工艺思路,通过调整压裂液配方,加强降滤措施,改变支撑剂体系,优化施工参数及泵序等,使总口地区压裂施工成功率及有效率有了大幅度的提高。

基于录井数据计算地层漏失压力的方法

钻进过程中突发井漏会导致大量钻井液漏失,严重的会影响正常钻进周期甚至使整口井报废,因而提前确定易漏失层位的漏失压力并进行相应的钻井液密度设计是高效防漏堵漏作业的前提,同时也是同一区块其他井地质工程设计的重要依据。为此,研发了一种基于录井数据计算地层漏失压力的方法。首先构建一套判别模型,通过实钻录井数据对钻遇的致漏裂缝类型进行识别,然后基于统计法,结合现场收集的目标井的井漏数据,构建漏失压差与漏失流量的相关性,最后拟合求取地层漏失压力。现场应用表明,该方法可以有效地指导相关堵漏作业与钻井液密度设计,实例校验证明,应用该模型计算漏失压力优于传统的统计法。

弱胶结泥砂岩互层巷道底鼓联合控制研究

以伊犁一矿3~#煤主运大巷为工程背景,通过室内实验研究其底鼓机理及变形分布特征;在此基础上,提出了锚注+钢筋混凝土底板主被动联合控制方案,通过数值模拟分析了底板无支护与联合控制方案下的围岩位移场、应力场及塑性区分布特征。结果表明,锚注+钢筋混凝土底板联合控制方案能够有效控制底板变形,同时减小顶板沉降及两帮收敛,减小围岩塑性区发展;现场监测结果与数值分析结果较为相近,验证了该支护方案具有良好的变形控制效果。