沉积微相对超深储层岩石力学性质的影响及其应用——以塔里木盆地库车坳陷BZ气田白垩系为例

为了优选塔里木盆地库车坳陷白垩系超深致密砂岩储层单井天然裂缝发育的甜点层段,利用露头、岩石薄片、成像测井等资料系统分析了BZ气田不同沉积微相的储层岩石力学性质差异,并结合相关露头中不同沉积微相的几何参数模型,提出了一种优化储层岩石力学参数模型的方法,提高了井筒周围(<200 m)天然裂缝预测精度。研究结果表明:(1)BZ气田白垩系巴什基奇克组三段不同沉积微相、相同微相不同位置的储层中,岩石组构和岩石组合(包括碎屑含量、杂基含量、粒度分选、砂地比和砂泥岩组合等)具有差异,从而影响了储层的泊松比和杨氏模量,不同微相储层具有不同的岩石力学参数。(2)不同沉积微相砂体的裂缝发育程度有所差异,扇三角洲前缘水下分支河道砂岩的裂缝最发育,比扇三角洲前缘支流间湾微相及扇三角洲平原分支河道微相更容易形成裂缝。(3)进一步根据露头中沉积微相几何参数,建立不同微相的三维模型,即可建立和优化井筒周围的沉积微相模型及岩石力学参数模型,并应用到井筒周围的裂缝预测中。

岩石塑性对超深储层裂缝闭合的影响研究

为了分析岩石塑性对生产过程中裂缝闭合的影响,在Herz接触模型基础上,采用Drucker-Prager屈服准则,建立了弹塑性裂缝闭合模型,分析了不同地应力和岩石塑性参数对裂缝闭合行为的影响。结果表明:弹性模量、硬化参数和粘聚力是影响塑性裂缝闭合的关键因素。粘聚力越大,初始屈服应力就越大。硬化参数与弹性模量的比值越大,后继屈服应力越大,裂缝闭合塑性效应越弱。另外,地应力对裂缝闭合也有较大的影响,在裂缝面法向上的正应力越大,裂缝闭合塑性效应系数越高。

基于大型低频可控震源的超深储层广角反射采集技术

随着超深储层的油气勘探力度不断加大,针对复杂的表层结构和地下地质构造地区,常规地震勘探方法难以获取信噪比较高的有效反射信息,地震资料成像效果差,地震剖面难以清楚刻画工区的地质构造。因此,基于大型低频可控震源激发技术,根据野外采集要求,结合地质任务,选择采用高密度二维广角反射地震观测系统进行地震资料采集,通过广角地震波数值模拟和野外试验工作,优选出适合本工区的野外采集参数。研究结果表明,基于大型低频可控震源的超深储层广角反射采集技术,能够获得较强能量的远偏移距处的弱反射地震信号,特别是深层的低频信息,有效地提高了地震资料信噪比。相对于常规地震叠加剖面,广角反射地震叠加剖面品质得到明显改善,同相轴连续,构造部位清晰可见,地震成像效果良好。野外生产实践证明,广角反射地震勘探技术对超深层油气勘探具有重要的应用价值。

高埋深储层膏质泥岩蠕变力学特性试验研究

泥岩作为油气储层常见复杂介质,深部高温、高压环境下蠕变力学特性异常复杂,是引起套管损伤破坏的重要因素。以深部油气藏工程含膏质泥岩为研究对象;分别开展了温度为130℃、围压为30 MPa作用下三轴压缩和不同应力水平的三轴蠕变试验,结果表明,该泥岩呈非均质性不明显、具有较大塑性压缩和延性扩容变形、峰值强度略低等软岩力学特性;且轴向和侧向峰值应变达1.5%,峰值强度为74 MPa。泥岩力学特性表现出明显的时间效应,蠕变应力阀值较低;应力和持时对蠕变特性存在显著影响,低应力、长时间作用下泥岩亦呈现显著的稳态蠕变和加速蠕变破坏;且加速蠕变起始时间随应力增加呈指数降低关系;探讨了泥岩强度损伤和加速蠕变特性,认为泥岩内部蠕变损伤变量可用指数函数予以描述,且加速蠕变变形为应力与时间的二元指数函数。相关成果旨在为深部泥岩油气藏套管工程长期稳定分析及蠕变模型构建提供可靠的依据。

高埋深储层泥岩弹塑性力学特征试验研究

泥岩作为油气储层常见复杂介质,高埋深环境下的力学特性与浅部岩石呈现明显不同。本文以油气藏工程高埋深储层泥岩为研究对象,在物理特性分析的基础上,探讨了其弹塑性力学特性。首先开展了不同围压作用下的三轴常规压缩实验;泥岩均具有较大塑性压缩和延性扩容变形,强度硬化特征显著,破坏呈现延性屈服平台;且峰值强度随围压增加而增大。其次探讨了屈服破坏、塑性硬化和体积扩容等特性;泥岩破坏符合非线性屈服准则,硬化特性可用幂函数予以描述,且体积呈现典型的压缩向扩容转化。基于上述分析,最后采用非关联流动法则,在热动力学框架下构建了弹塑性本构模型,进而模拟研究了深层泥岩的弹塑性力学特性,模拟与试验结果具有良好的一致性,印证了弹塑性力学分析的准确性。相关成果可为深部泥岩储层油气藏工程理论研究和稳定分析提供可靠的依据。

塔里木盆地顺1走滑断裂带超深储层油气充注历史

顺北地区是近期塔里木盆地超深层油气勘探获得重大突破的领域。通过顺北地区奥陶系一间房组储层原油和天然气地化特征对比,并结合荧光颜色和显微荧光光谱参数分析,认为顺北地区奥陶系经历了多期油气充注,且早期充注原油遭受一定程度的生物降解,而天然气为原油伴生气。利用类异戊二烯烃、生物标志化合物和原油轻烃对顺北地区和顺南地区原油进行对比,发现顺北地区油气来源与顺南地区一样来自于寒武系玉尔吐斯组烃源岩,通过断穿寒武系的断层向上运移至奥陶系储集层。对顺北地区采集样品进行流体包裹体测试、冷阴极发光、荧光观察等系统分析,结果表明顺北地区发生了“五幕三期”油充注和一期天然气充注,第一期为加里东晚期,第二期为海西晚期,第三期为喜马拉雅晚期,而天然气充注发生在喜马拉雅晚期。

超深碳酸盐岩储层岩石三轴压缩实验与数值模拟研究

为了研究超深碳酸盐岩储层的岩石力学特性,文中以取自埋深约8350 m的顺北油气田奥陶系储层碳酸盐岩真实岩样为研究对象,按热处理与无热处理,在110 MPa围压范围内进行三轴压缩实验,从而得到高围压下的岩石力学特性。实验结果表明:高围压下,岩石表现强烈的塑性流动,加热处理会使得岩石强度降低,但随着围压等级的升高,不同温度下的岩石峰值应力又趋于一致。基于Drucker-Prager屈服准则,发展了塑性硬化参数与等效塑性应变之间的关系,对2种温度下的岩石三轴压缩实验进行数值模拟,结果很好地再现了三轴压缩应力-应变曲线。作为拓展应用,采用所建立的弹塑性本构对单条裂缝压裂过程进行模拟,发现在本岩样所在的储层条件下,压裂过程中的裂缝扩展不受岩石塑性的影响,这一点与裂缝闭合过程完全不同,这为目标储层压裂改造提供了有意义的借鉴。

超深层白云岩储层油气产能试油前预测方法

塔里木盆地寒武系超深层白云岩储层非均质性强、储集空间复杂,流体性质识别难度大,试油获油气率低,试油周期长,影响了勘探开发的进程。通过整理9口井14试油层的录井、测井及试油结果数据,统计、分析寒武系白云岩试油井段的录井、测井响应特征,确定了和储层含油气性相关性好的参数及评价数值,形成了储层含油气性评价标准;另外明确了和储层产能相关的测井参数,并充分考虑地层压力、储层特征、构造发育及压裂酸化的影响,形成了寒武系盐下白云岩储层酸化前后产能预测方法。在塔里木盆地寒武系超深层白云岩储层10个试油层进行含油气性评价,符合率为90%,试油获油气率提高了1倍;对12个试油层进行了产能预测,9个试油层产量预测误差在15%以内,其中酸化前后产能预测结果变化不大的试油层,试油周期减少50%,其他试油层试油周期估算减少至目前的90%左右。该方法可在塔里木盆地超深层寒武系白云岩储层推广应用。

超深碳酸盐岩油气储层岩石弹性性质高温高压超声实验研究

面向超深碳酸盐岩油气勘探开发中储层精细地震刻画问题,研发了高温(200℃)、高压(200 MPa)岩石弹性性质超声测量系统.收集塔里木盆地9块奥陶系超深碳酸岩储层岩石样品,通过高温高压条件下超声纵、横波速度测量发现,在围压保持69.0 MPa不变的情况下,当温度从25℃上升到200℃时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着温度的升高而下降,纵波速度与体积模量最大降幅分别达到3.54%和7.54%,横波速度与剪切模量最大降幅分别达到4.57%和8.93%;在温度保持200℃不变情况下,当围压从69.0 MPa上升到137.9 MPa时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着围压的升高而升高,纵波速度与体积模量最大升幅分别达到1.78%和3.39%,横波速度与剪切模量最大升幅分别达到1.95%和5.26%.在超深碳酸盐岩油气储层环境下,温度对碳酸盐岩岩石骨架弹性性质的影响可能超过围压对岩石骨架弹性性质的影响.岩石样品温度与围压循环实验表明,干岩石弹性性质与温度以及围压的变化关系不具可逆性,碳酸盐岩岩石样品弹性模量与温度之间总体上存在线性关系,其截距与斜率由碳酸盐岩岩石中方解石的含量控制.

中国石化“深地工程”油气测试关键技术及展望

针对“深地工程”构造和储层介质复杂、埋藏深、地层压力高和温度高等复杂工况,中国石化围绕深层超深层油气测试、超高温高压井下工具、地面测试、窄安全窗口油气井测试工程设计和完井测试液等技术进行攻关研究,完成100余口8000 m以深油气井的测试施工,初步形成了“深地工程”油气测试关键技术及配套装备,有力支撑了塔里木盆地、四川盆地和准噶尔盆地等深层超深层油气资源的勘探开发。梳理总结了中国石化“深地工程”油气测试关键技术,分析了中国石化“深地工程”向9000 m乃至10000 m以深迈进情况下油气测试技术面临的主要挑战,展望了特深层高温高压油气测试工程设计、特深层高温高压油气测试完井工艺、地面自动化测试和高性能油气测试工具等技术在未来的发展。该技术总结与展望对构建更加成熟、专业、安全、高效的油气测试技术体系,助力深层超深储层油气勘探开发取得更大突破有一定借鉴意义。

库车坳陷博孜X区块超深储层有效裂缝分布规律及对天然气产能的影响

为明确库车坳陷超深致密砂岩储层有效裂缝分布特征,基于古应力产生裂缝、现今应力影响裂缝有效性的原理,根据岩心资料和成像测井数据查明裂缝力学性质并拾取裂缝参数,通过构造恢复反演等效古应力、有限元方法预测现今应力场,并结合DFN离散裂缝网格建模,对库车坳陷克拉苏构造带博孜X区块超深致密砂岩储层裂缝进行预测.结果表明,博孜X气藏构造裂缝以未充填‒半充填的高角度剪切缝为主,局部发育小规模的张性裂缝,大多数裂缝形成于喜马拉雅晚期的快速强烈挤压作用;博孜地区地应力场从白垩纪到新近纪,随着北部力源传导的持续往南推进,应力高值呈现由北向南迁移的特点;博孜X气藏构造裂缝发育分布的非均质性极强,在北东部位的X104井区发育程度高,在南西部位的X103井区周围密度低,现今地应力对裂缝有效性影响显著,进而影响气井产能.博孜X区块裂缝形成受断层和褶皱共同控制,单从构造特征难以准确预测裂缝分布,而通过地质力学原理和方法预测裂缝具有较好的吻合度.在超深层储层,不能只通过孔隙度、储层厚度等因素来评价并预测气井产能的高低.

塔里木盆地超深致密砂岩气藏储层流体敏感性评价

明确储层流体敏感性及其评价方法对优选入井工作液体系和性能至关重要。超深致密砂岩气藏储层流体敏感性受矿物组成、孔喉特征及高温流体环境等因素的影响,目前行业常用的评价方法已不再适用。以塔里木盆地超深致密砂岩气藏为研究对象,提出了改进的稳态流体敏感性实验评价方法,包括实验全过程模拟地层温度、出口端预加高回压等,并选取12块具有代表性的超深致密砂岩基块样品开展了水敏、盐敏和碱敏实验评价。结果表明:储层基块水敏指数0.41~0.52,盐敏指数0.72~0.73,碱敏指数0.83~0.92。数据对比显示本方法获得的流体敏感性损害程度强于以往室温条件下获得的评价结果,与矿场数据契合度更高。分析认为改进的评价方法能更好地反映储层实际情况,降低实验误差;细微孔喉及发育的粘土矿物是产生流体敏感性的内因;高温条件增大矿物表面水膜厚度、降低有效渗流通道半径,加剧粘土矿物水化膨胀、促进地层微粒分散/运移,加速矿物溶解/沉淀是加剧超深致密砂岩储层流体敏感程度的主要机制。

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北地区超深储层裂缝特征及其对储层控制作用

综合采用岩心描述、薄片观察及成像测井解释等方法,多尺度定量表征了库车坳陷大北气藏白垩系巴什基奇克组裂缝特征,对裂缝的线密度、规模、视倾角等参数特征及其在平面上和剖面上的变化规律进行了系统研究。在垂向上,裂缝的线密度上低、下高,规模上大、下小,视倾角同样上大、下小;在平面上,裂缝线密度翼部高、核部低,视倾角翼部低、核部高。研究区发育四大类组合方式的构造裂缝,包括雁列型、伴生型、错断型和破碎带型,各类构造裂缝在断背斜尺度上的分布存在差异。其中,前3种类型在垂向上主要分布在目的层中上部,平面上则位于断背斜核部;第4种一般纵向上位于目的层下部,平面上位于背斜翼部等。不同规模的构造裂缝对储层均有沟通孔隙、增强溶蚀和改善物性的作用,进一步改善了储层产能。在4类裂缝组合方式中,第4种组合对储层的改善较弱;而前3种组合的储层物性则相对好,是相对有利区。

江陵凹陷深层储层次生孔隙非均质性成因

在江陵凹埋深超过3000m的晚白垩纪地层发现了次生孔隙发育的砂岩储层油气藏，次生孔隙以粒间填隙物溶孔为主，但次生孔隙的发育程度存在严重的非均质性，控制了有效油气藏的形成。储层在成岩过程中受到层水pH值变化的影响，经历1-3个世界的胶结成溶蚀作用，其中在晚成岩期油气生成和运移过程中形成的酸性成岩环境对早成岩期生成的碳酸盐岩胶结物和储层中的长石矿物溶蚀，因而产生了大量的次生溶孔，但随后溶孔中沉淀了不等量的硬石膏，导致了次生孔隙的非均质性。硬石膏胶结物的含 量与储层岩石中长石矿物成分的含量密切相关，石英砂岩内硬石膏胶结物含量低，长石砂岩的硬石膏胶结物含量高。造成这种现象的主要原因是储层中长石矿物的溶解为硬石膏在乳隙中的沉淀促进了物质来源。

陇东超深致密气储层改造技术研究

针对常规压裂工艺无法满足陇东深层致密气开发需求,以"提高单井产量"为目标,评价产能主控因素、建立物性参数分类标准、形成高排量混合水压裂工艺研究(包括小粒径支撑剂优选、多级段塞加砂工艺优化、降低破压措施研究)、研发深井耐高温、低摩阻压裂液体系,形成一套超深层致密气体积压裂技术,使得陇东超深致密气储层单井产量大幅度提升。

超深层目标随钻测井引导的动态地震成像

超深层油气储层目标上覆巨厚的复杂介质,基于地面观测数据估计的地震波传播速度存在误差,将导致地震成像结果不准确,增加深井钻探风险或勘探成本.随钻测井提供的地层速度信息可用于提高偏移速度模型的精度,从而通过叠前深度偏移重处理减小井震闭合误差,及时地重新定位深层的钻探目标,并为钻井轨迹调整提供科学依据.为此,本文提出一种随钻测井引导的动态地震成像方法.它在相对地质年代信息约束下,将测井资料处理获得的层速度用于修正井孔周围一定范围内的偏移速度模型,结合波动方程基准面延拓实现局部三维叠前深度偏移处理,利用图形处理单元(GPU)加速以便更新钻头前方的地震图像.基于实际地震与测井资料的仿真试验表明该方法技术具有可行性,预期可为面向深储层的智能导向钻井提供有力支撑.

库车山前超深巨厚储层缝网改造有效性评估

库车山前克深气田以白垩系巴什基奇克组为主力产层,最深探井已超8000m,储层压力达150MPa,最高温度为190℃,厚度为100~300m,极端工况条件及井控风险限制了改造后的测试手段。因此,对于该类储层能否实现体积改造及如何评估是否实现了体积改造,需要在现有技术手段下给出明确认识。通过总结库车山前超深层常用的缝网改造技术,基于影响储层改造纵向及横向缝网形成的地质条件及力学条件研究,分析了人工裂缝与天然裂缝耦合延伸形成复杂缝网的地质及工程因素;研究了暂堵转向成功时施工曲线理论变化,用暂堵转向剂进入人工裂缝后实际施工曲线与理论曲线对比分析,结合缝网改造井微地震监测解释,相互印证分析结论。综合研究认为,对于超深巨厚天然裂缝较发育储层,理论上通过压裂可实现横向缝网与纵向多层改造,但目前的缝内暂堵转向及缝口暂堵分层技术有效性不足。强化超深层暂堵分层及暂堵转向改造工艺技术研究,可为实现8000m以深储层勘探突破及高效勘探提供强大的技术支持。

地震波形指示反演在深层储层预测中的应用——以L64井区湖底扇预测为例

地震波形指示反演的算法核心是在反演过程中用地震数据体高频段的波形信息代替变差函数,使得整个反演流程及结果体现出“相控”的概念,最终能够有效提升储层预测的纵向分辨率及横向精度。L64井区发育沙河街组纯上段埋深大于3700 m的湖底扇体,受深度影响,研究区井数少、砂泥岩波阻抗重合,储层描述难度大。通过尝试使用地震波形指示反演,并在反演过程中增加井曲线优选及曲线重构技术,对L64井区扇体进行精细刻画,结果表明:地震波形指示反演对L64湖底扇体形态、规模及演化规律刻画良好,有力证实了该反演方法在深储层预测,特别是在深储层纵、横向分辨率提升上的技术优势。

超深低渗透碎屑岩储层微观孔隙结构特征研究——以塔中顺托果勒地区柯坪塔格组下段为例

在扫描电镜和薄片观察的基础上,引入常规压汞、核磁共振和恒速压汞测试,对塔中顺托果勒地区柯坪塔格组下段(S1kL)超深低渗透碎屑岩储层微观孔隙结构特征进行了综合研究。结果表明,S1kL孔隙类型多样,以残余粒间孔为主;主要发育细喉型(低排驱压力)、微细喉型(中排驱压力)以及微喉型(高排驱压力)3种孔隙结构类型;储层微观孔隙结构对孔隙流体的微观赋存状态及其可流动性具有明显的控制作用;在S1kL超低渗透储层的开发中,较大孔喉半径及微裂缝发育程度高的储层应作为重点对象,与此同时,喉道的开发和保护也不容忽视。

超深超高温储层剩余油饱和度监测评价技术

针对塔里木盆地东河塘油田的超深高温地层 ,优选RMT测井 ,结合其它资料 ,建立定量计算该区三饱和度 (原始含油饱和度、残余油饱和度、剩余油饱和度 )响应方程和解释模型。并利用可信因子判断计算剩余油饱和度的可靠性 ,在此基础上 ,结合采油数据 ,生产动态数据 ,用三饱和度计算的驱油效率 ,建立该区水淹层的评价方法与解释标准。该成果推广应用于塔北牙哈凝析气藏、塔中 4油田取得了良好的地质效果。