非常规油气藏不规则复杂裂缝表征方法

非常规油气资源储量大,开发难度高。储层压裂改造是非常规油气资源开发的关键技术手段。天然裂缝和压裂裂缝具有不规则性和复杂性。针对现有裂缝表征方法难以准确刻画裂缝真实形状和宽度变化等不规则特性这一问题,提出了基于非结构PEBI网格的不规则复杂裂缝表征方法。首先,建立基于PEBI网格的天然裂缝表征流程,实现对任意区域或限定区域天然裂缝的准确表征;其次,建立基于Delaunay三角形网格和PEBI网格的压裂裂缝表征及优化方法,分析网格尺寸及优化次数对裂缝表征精度的影响;第三,建立基于非结构网格的非平面裂缝表征方法,实现对弯曲裂缝的刻画和表征,裂缝形态和分布与实际情况更相符;第四,提出非均匀裂缝宽度表征方法,实现对变宽度即同一条裂缝宽度和导流能力不均匀分布裂缝的精细表征;第五,在全区域和限定区域内,实现耦合不规则压裂裂缝和不规则天然裂缝的复杂缝网表征。针对大规模天然裂缝与压裂裂缝相交、裂缝宽度非均匀分布、非平面裂缝等复杂条件下的裂缝网络表征,通过调整网格优化次数,能够提高缝网表征质量。利用PEBI网格能够灵活准确逼近裂缝复杂边界条件的优势,实现快速、准确地显示处理大量不规则天然裂缝和压裂裂缝。形成的不规则复杂裂缝表征方法,有助于提高非常规油气藏裂缝网络的表征精度和数值模拟计算准确性。

非常规油气藏水基压裂液流变、携砂与破胶性能实验研究

滑溜水压裂液替代瓜尔胶压裂液并应用于非常规油气压裂液已取得巨大成功,但常规滑溜水压裂液携砂性能较差这一缺点无法得到有效的解决。因此,在常规滑溜水的基础上,提出了粘度可调的变粘滑溜水体系。为了明确瓜胶压裂液、常规滑溜水压裂液和变粘滑溜水压裂液三种体系之间的差异,本文系统性评价与比较了三种体系的流变、携砂与破胶性能,并结合非常规油气藏储层特征与开发技术难点,分析三种体系之间存在的优缺点。研究表明:相较于瓜胶压裂液和常规的滑溜水,变粘滑溜水在兼顾了增粘与携砂性能的基础上,也表现出了良好的破胶性能及低残渣含量的特点。此外,它还具备一定的减阻性能,使其成为未来常规压裂液体系的主要潜在替代产品。本研究为其他研究非常规油气藏水基压裂液技术的科研人员提供一定的借鉴。

非常规油气储层智能压裂技术研究进展与展望

非常规储层油气资源丰富,压裂是释放非常规储层油气的必要手段,但压裂优化是一个多模态、高维度、大尺度、细时空的复杂大系统问题。为实现非常规储层压裂系统开发,梳理了油气压裂人工智能3个应用场景:透明油气藏数智化构建和压裂双甜点智能优选、机理—数据联合驱动的压裂工艺参数智能优化和压裂风险预警及在线监控智能调控,然后明确了智能压裂3个方面技术特征,并展望了智能压裂未来5个方面的技术攻关方向。研究结果表明:(1)形成了地质多源数据、建模迭代更新精准化技术,助力了优选地质工程压裂双甜点;(2)建立了机理数据驱动多目标优化压裂参数方法,促进了裂缝均衡扩展、扩大体积和提高产量;(3)开发了压裂动态监测及在线调控流程,支撑了压裂高效、可持续开发,提高压裂效率和油气采收率;(4)提出了“甜点选择数智化—压裂参数智能化—在线监测调控精准化—四维可视化”的地质—工程“动态一体化”智能压裂新理念。结论认为,强化数字孪生智能压裂可视化技术、构建生成式智能压裂大数据生态系统、融合机理数据的工艺参数优化方法、开发压裂动态智能预测监测技术、创新远程智能压裂决策控制系统,可为智能压裂革新发展提供理论指导和技术支撑,为未来压裂人机交互智能决策和闭环调控的实现指明了方向。

应用物质点法实现非常规油气藏水平井压前模拟——以鄂尔多斯盆地杭锦旗区块为例

水平井多级压裂为非常规油气藏的主要开采方式,钻前确定人工压裂改造范围,对优选水平井方位、压裂段划分方案及井距选择具有重要意义。文中应用物质点方法模拟人工裂缝与天然裂缝的交互作用,确定人工压裂改造范围与微地震事件分布范围一致,并优选了裂缝发育区及不发育区的水平段方位和平均段长。研究结果表明,应用物质点方法可有效预测水力压裂的人工改造范围,优选水平段方位及压裂段划分,促进非常规油气藏的高效开发。

多级压裂水平井周期性注气吞吐提高页岩油气藏采收率——以北美Eagle Ford非常规油气藏为例

在溶解气驱开发方式下,采用多级水力压裂水平井衰竭式开发页岩油气藏一次采油的采收率预测仅为5%~10%,因而如何提高采收率是一个不得不面对的棘手问题。近年来,对多级压裂水平井通过周期性注气吞吐来提高页岩油气藏采收率在北美Eagle Ford非常规油气藏的先导试验和大规模现场应用均取得了显著成效。为了加快中国非常规油气资源的高效开发利用,在调研相关文献的基础上,结合北美已有的成功经验,从作用机理、数值模拟和现场试验等多个方面对注气吞吐提高页岩油气藏采收率技术进行了论述,进而提出了有针对性的建议。研究结果表明:①大规模周期性注气吞吐作业能有效延长油井生命周期,提高页岩油气藏的采收程度,提高幅度是衰竭式的30%~70%;②对于溶解气油比低的油藏,注气吞吐提高采收率的机理是注入的气体扩散到压裂油藏中与剩余原油接触且溶解,使其体积膨胀,降低了原油黏度和表面张力,提高了原油的流动性,对于初始溶解气油比高的挥发油藏和凝析气藏,油相组分蒸发到注入的气体中是更重要的增油机理,而对于凝析气藏,在井筒附近的凝析油气化提高产量则是主要的增油机理;③上述增油机理决定了只有注入大量气体才能取得明显的效果,注入的天然气为甲烷含量90%的干气,北美注气吞吐大规模应用得益于比CO_(2)还便宜的低价天然气;(4)由于国内天然气价格较高,可以考虑采用CO_(2)吞吐,使用CO_(2)能减少温室气体的排放量,如其捕捉、存储和管输等问题能够得以解决,注CO_(2)吞吐应是国内首选。

非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨

体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键,围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标,密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化,导致压裂作业综合成本越来越高。为此,开展了新一代体积压裂技术(立体缝网压裂技术)的研究与试验,压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用,对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨,厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理,对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求,具有重要的借鉴和指导意义。

基于机械比能的非常规油气藏水平井水力压裂分段分簇设计方法

中国海洋及陆地赋存有丰富的非常规油气资源,由于这类储层岩性致密,需要采用水平井及体积压裂技术提高产能,而水平井水力压裂分段分簇设计直接决定着岩体内多个裂缝的起裂与扩展,不合理的设计将导致仅有部分裂缝开启并延伸,进而导致产能的降低。机械比能参数很好地体现了岩石的破裂强度及地应力差,与裂缝的起裂扩展有密切关系,因此将机械比能引入分段分簇设计中。文章深入分析了机械比能的物理含义,考虑作用到井底的真实钻压与扭矩,在机械比能基本模型的基础上对钻压、扭矩、转速进行修正,建立了机械比能的修正模型,并提出了采用机械比能参数进行分段、采用欧式贴近度进行分簇的压裂设计方法。结合H4井进行了基于机械比能的分段分簇设计,该井现场施工后产量高于邻井,初步证明了该分段分簇设计方法的有效性和适应性。

连续型油气藏研究利于非常规理论技术攻关

在7月15～16日中加阿尔伯达石油中心举办的非常规油藏描述及开发技术研讨会上，美国得克萨斯大学副教授JulianaLeung博士提出，对非常规油气藏来说，连续型油气藏研究有利于加快明确低孔渗大油气区空间分布边界和储量规模，有利于整体研究、整体部署与整体评价，有利于新理论技术攻关与储备。JulianaLeung博士对于非常规油气藏领域的研究有着丰富的理论和实践经验。他认为，目前世界油气工业已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代。

非常规油气藏储层体积改造模拟技术研究进展

目前非常规油气藏的开发已成为国内外能源开发的热点,如致密气、致密油、页岩气和页岩油的开发,此类油气藏的典型特征就是储层渗透率极低,需要采取一定的改造措施才能投产,储层体积改造技术是有效开发非常规油气藏的重要技术之一。通过调研和分析国内外非常规油气藏储层体积改造模拟技术,详细地介绍了储层体积改造的广义和狭义概念,以及直井和水平井储层体积改造措施方法;系统总结了储层体积改造压裂裂缝描述及模拟方法,主要有基于单孔介质模型的模拟方法,基于双孔介质模型的模拟方法以及基于离散裂缝模型的模拟方法;同时分析了储层体积改造后的渗流规律、井模型及产能特征。该研究可以为今后中国非常规油气藏的开发提供相应的理论参考和技术支持。

超临界CO_2在非常规油气藏开采中的应用研究进展

综述了国内外超临界CO_2在非常规油气藏开采中钻井、压裂、驱替等方面的应用研究进展,分析了超临界CO_2在非常规油气藏开采的未来发展趋势及研究方向,以期推动超临界CO_2在非常规油气藏开采中的应用及发展。

非常规油气藏压裂返排液资源化利用研究

对非常规油气藏压裂返排液的特点、物性及污染指标进行分析,提出采用破胶混凝技术对返排液进行预处理分离,其水相可再配制压裂液用于现场压裂施工。研究了破胶混凝剂及其优化工艺和压裂液再配制技术,评价了再配制压裂液的主要技术指标及性能,并与清水配制压裂液进行对比。结果表明,再配制压裂液具有基液黏度高,抗温性能较强,易于破胶、返排,残渣量较低及防膨性好等特点。该技术能够实现废液资源化利用,达到节能减排的效果。

中国非常规泥页岩油气藏特征及勘探前景展望

非常规油气资源正在成为中国油气勘探的重要对象之一,其中泥页岩油气藏是目前具现实意义的选择。为此,归纳了中国非常规泥页岩油气藏的特征:①暗色泥页岩主要包括海相、海陆交互相、陆相泥岩和页岩;②常见的类型包括泥质泥页岩、碳质泥页岩、硅质泥页岩、钙质泥页岩;③主要形成于缺氧的闭塞海湾、澙湖、湖泊深水区、欠补偿盆地及深水陆棚等沉积环境中;④暗色泥页岩有效性指标主要概括为:总有机碳含量超过0.5%、脆性矿物含量超过40%、埋藏深度浅于4 000m、有效厚度大于30m、有效面积大于50km2。基于暗色泥页岩广泛分布和对其油气勘探已取得的突破,认为中国泥页岩气的资源量介于60×1012～80×1012 m3,勘探开发潜力大,是今后油气勘探的重要领域之一。最后建议:中国泥页岩油气勘探开发应注意复杂地表、埋藏深度、后期保存、环境保护等特殊地质条件。

非常规油气藏开采中的工程科学问题及其发展趋势

非常规油气藏具有岩石致密、孔隙度和渗透率极低、孔隙类型具有多尺度性、强非均质性以及储量丰度低等地质特征,通常采用水平井和大规模"超级"分段压裂的井工厂模式再造一个缝网发育的"人工油气藏"而实现集约化高效开发。本文从高效开发的角度阐述了非常规油气藏开发过程中的工程科学问题:(1)考虑应力场和储层孔隙类型多尺度的地质建模问题(初始建模和压后二次建模);(2)非常规油气藏的裂缝扩展数值模拟问题;(3)非常规油气藏的生产数值模拟及其大规模数值计算;(4)井工厂中水平井和压裂裂缝空间位置的优化设计方法。结合课题组(中国石油大学油气渗流中心)的研究特色。综述了这些工程科学问题的发展现状和趋势,提出了基于非常规油气藏地质模型和数值模拟的井工厂开发模式工程参数的优化设计方法,对非常规油气藏的科学高效开发具有重要的意义。

非常规油气藏压裂水平井动态缝网模拟方法及应用

非常规油气藏压裂水平井投产后,储层压力变化导致压裂缝产生形变,表现出动态缝网特征,对油气井产能具有重要影响。为准确模拟动态缝网对非常规油气藏开发的影响,提高开发方案设计水平,首先构建了描述裂缝宽度时变性及裂缝宽度非均匀分布的裂缝形变数学模型,可同时模拟裂缝宽度和长度的变化;然后采用传导率修正技术,将裂缝形变数学模型与离散裂缝数值模拟模型进行耦合,形成了可模拟动态缝网的油藏数值模拟器;最后将模拟器应用于典型模型和实际压裂水平井模型的模拟,构建了不同生产时期的动态缝网模型,明确了动态缝网对生产井产量的影响规律。模拟结果表明,考虑动态缝网的数值模拟生产动态与实际生产动态符合率更高。

安徽阜阳地区沉积盆地演化与非常规油气藏的地质要素构成

安徽阜阳地区位于周口坳陷东部,古生代属于华北地台克拉通盆地,上古生界石炭—二叠系发育了一套三角洲聚煤沉积建造。由于频繁海进海退,砂岩、灰岩与泥岩、煤间互沉积,构成"源—储互层式"生储盖组合,易于形成含页岩气、煤层气、致密砂岩气在内的多烃类相态的非常规油气资源。通过对沉积盆地演化特征的研究,认为研究区所处盆地存在3种类型的演化模式:区域抬升型、持续沉降型和差异沉降型,反映了印支期之后研究区盆地各构造单元演化的差异性,这种差异性对沉积、构造、生烃史等有重要的控制作用。

微地震监测技术在非常规油气藏压裂效果综合评估中的应用

随着非常规油气藏的规模开发,微地震监测作为该类型油气藏水力压裂体积改造设计、实施及评估的关键技术得到了迅速发展。东营凹陷盐227井区作为低孔特低渗透油藏,在进行整体压裂开发的过程中对微地震监测数据进行了采集与处理。通过微地震事件点俯视投影、沿井轨迹侧视投影、压裂改造体积及压裂波及前缘面积计算等方法,分析了人工裂缝带的长度、宽度、高度和方位等空间发育特征及其影响范围,综合利用钻录井、测井和三维地震等资料,分析了研究区天然裂缝分布特征、各压裂段岩性组合或沉积相带特征及其对人工裂缝空间分布的影响,综合评估了盐227井区非常规油气藏压裂改造效果,明确了砂砾岩扇体中扇中可压性好于扇根;相对厚层的含砾砂岩比厚度较薄、泥岩夹层多的含砾砂岩的压裂效果更好。

基于小波域的FastICA算法的非常规油气藏地震资料去噪

近年来,随着鄂尔多斯盆地苏里格气田开发规模的不断扩大,全数字三维地震得到广泛应用,数字检波器的高灵敏性使得地震资料噪声极其发育。因此,全数字三维地震资料叠前去噪是资料处理的关键。针对全数字三维地震资料的特点,结合盲信号分离技术的最新发展,特别是神经网络技术的最新发展应用到研究中来,建立适合于理论地震记录的盲信号分离的算法模型,对已知反射地震数据实施盲分离技术,将地震信号变换到小波域中,并用Fast ICA算法进行盲分离去噪,然后将去噪后的信号从小波域变换到时间域信号。试验结果表明,该方法得到的去噪效果较时间域内直接去噪效果好。

非常规油气藏体积改造技术——内涵、优化设计与实现

系统阐述了体积改造技术的基本内涵、优化设计及实现方法。其内涵包括5个方面:①可"打碎"储集层,形成复杂缝网,"创造"人造渗透率;②裂缝起裂不是单一张开型破坏,而是剪切破坏及错断和滑移等;③"突破"传统压裂裂缝渗流理论模式,大幅度缩短流体有效渗流距离;④适用于较高脆性岩层的改造;⑤采用"分段多簇射孔"。分析表明:流体穿过100 m渗透率为0.000 001×10 3μm2的基质向裂缝渗流需要的时间超过100×104a,只有体积改造形成裂缝网络才能使流体从基质向裂缝实现"最短距离"渗流。簇间距优化、非均匀布段(簇)、优化支撑剂铺置模式等是实现体积改造的关键理念;加密分簇技术、多次停泵注入模式及多次端部脱砂压裂技术是低脆性指数地层实现体积改造的技术关键。体积改造技术在致密砂岩(油、气)、火山岩、碳酸盐岩的改造中有良好的应用前景,利用多层多分支井技术对储集层实施"立体式"体积改造是高效开发非常规油气藏的未来发展方向。

非常规油气藏体积压裂全生命周期地质工程一体化技术

基于地质工程一体化的理念,针对非常规油气藏体积改造技术的全生命周期的方案优化、实施控制及压后管理等环节,进行了系统的研究、论证和应用验证。主要技术系列包括:①由地质工程双“甜点”、双“甜度”到综合可压度的压前储层评价技术系列;②基于大数据和智能算法的“井网—裂缝—压裂工艺”多参数协同优化技术;③由现场施工数据实时反演储层地质参数的压裂实施控制技术;④考虑渗吸作用的压裂液返排优化;⑤压后综合评估技术及压裂有效期内的生产管理动态优化调整技术等。现场应用效果表明:考虑了全生命周期的地质工程一体化体积压裂技术,可最大限度地挖掘储层的增产、稳产潜力以及提高单井EUR(可采储量)的潜力,对非常规油气藏的“四提”和“降本”等目标的实现,具有十分重要的指导和借鉴意义。

非常规油气藏水平井体积压裂改造体积计算方法

压裂改造体积(stimulated reservoir volume,SRV)计算是非常规油气藏压裂效果评价、生产动态预测等的关键环节。通过中外文献调研,梳理了SRV的概念、内涵以及目前主流的SRV计算方法,基于此总结了目前SRV计算方法在工业应用中的不适应性,并针对这些不适应性介绍了目前业界提出的SRV替代指标,即有效支撑体积(effective propped volume,EPV)和动态生产体积(active production volume,APV)。介绍了目前通过改进微地震监测手段确定EPV和APV的方法及其在现场中的应用效果,分析了方法现状和不足。同时,对解决目前SRV计算方法不适应性的问题提出了研究对策。