ROLE OF NaCl IN ORE-FORMING OF SAND-SHALE TYPE COPPER DEPOSITS

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不同支撑剂组合方式下页岩导流能力实验评价

为了深入了解多粒径支撑剂组合条件下页岩储层导流能力的大小,依据达西定律,采用API支撑剂实验装置,评价分析不同支撑剂质量比例、粒径、铺砂浓度、类型、流体类型、岩性等对导流能力的影响。实验结果表明:随着闭合压力增加,各种支撑剂组合方式下的导流能力都有很大程度下降;相同条件下,铺砂浓度与导流能力呈正相关关系,覆膜砂的导流能力高于石英砂,清水条件下的导流能力高于破胶液,硬度高的页岩储层导流能力高于硬度低的页岩储层;70/140目陶粒+40/70目覆膜砂+30/50目覆膜砂支撑剂组合,在质量比为1∶6∶3时导流能力最优;在高闭合压力下,70/140目陶粒+40/70目覆膜砂+30/50目覆膜砂组合的导流能力,略高于70/140目陶粒+30/50目覆膜砂+20/40目覆膜砂支撑剂组合。可见,对于较软地层采用覆膜砂组合支撑剂,更有利于长期保持较高的导流能力;压裂液选用时更要注重压裂液配方的低伤害性,以提高导流能力。

松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中的重力坠落砂脉的发现及其意义

古龙页岩油是松辽盆地重要的接替资源,资源量可达151亿吨之多。从沉积和岩石学特点上看,古龙青山口组页岩最大的特点之一是广泛发育了一种很特殊的砂脉,所以这也是探讨古龙青山口组页岩形成环境的一个重要信息。古龙青山口组页岩油储层中的砂脉总体规模较小,宽度多在1~2 mm,可见长度(或高度)多在1~2 cm,大部分弯曲如肠,少数微曲;多倾斜产出,倾斜方向有一定规律,隔180°对称;一般发育在灰黑色的泥页岩中,少量发育在粉砂岩和白云岩(结核)中。砂脉的上部或顶部一般都有一层粉砂,与砂脉紧密相连,是砂脉的“根”;而砂脉的底部一般都是灰黑色的泥页岩,见不到粉砂层,所以揭示形成砂脉的源物质是来自于顶部的粉砂层,而不是底部。初步研究认为,古龙青山口组页岩油储层中的岩脉有两种成因:第一种是高压液化充注,形成了规模较大的砂脉;第二种由密度倒置引起的重力沉降形成风暴把(粉)砂级颗粒快速搬运到刚沉积的黏土之上,由于风暴浪的振荡,使粉砂液化流动,再加上黏土的密度较小和粉砂层的密度较大,使得粉砂在重力的驱动下沉降到黏土中形成砂脉。研究古龙页岩油储层中的砂脉具有4个意义:1)可以研究砂脉形成时的沉积环境、沉积过程和沉积物状态;2)可以研究泥页岩的成岩压实率;3)辅助确定白云岩(结核)的形成时间;4)可以辅助储层评价。

支撑剂回流对页岩人工裂缝导流能力影响试验

支撑剂回流对页岩人工裂缝导流能力的伤害不容忽视,须对实际应力加载条件下支撑剂回流进行定量表征。利用自主研发的导流能力测试系统,通过添加支撑剂回流腔体模块,实现压裂液返排过程中支撑剂回流的定量表征,在实验室尺度下开展不同应力加载方式(变围压测试和变流压测试)下的页岩人工裂缝长期导流能力对比试验。结果表明:不同应力加载方式对支撑剂破碎量和嵌入量的影响相似,但变围压测试下支撑剂回流量随围压变化维持在约4.46%,与现场支撑剂回流数据不符;变流压测试下支撑剂回流量在流压20 MPa时的支撑剂回流量为20.53%,且随着流压的降低,回流量下降,与现场支撑剂的回流变量变化规律一致;忽略支撑剂的回流会导致对裂缝导流能力伤害率的计算值偏低,不利于制定施工方案;页岩人工裂缝导流能力的准确测试,应采用与实际应力加载更符合的变流压测试方法,以便更好地体现支撑剂回流对导流能力的影响。

永川北区页岩气超高强度加砂压裂工艺技术探索

永川北区页岩气田位于重庆市,开发层系为志留系五峰组-龙马溪组,埋深4100 m左右,目前处于开发评价阶段。储层具有高应力、高破裂压力、高闭合压力、天然裂缝发育程度低等特征,面临难以形成复杂人工裂缝网络、加砂难度大、高导流能力难保持等问题。本文通过支撑剂输送机理研究,明确了支撑剂粒径、液体黏度和施工排量是影响加砂难度的重要因素,提出了相应的强加砂工艺措施。应用于水平井YY2-2井,单段加砂强度最高7.70 t/m,平均5.82 t/m,综合砂比提升至10.2%。压后评估表明,超高强度加砂压裂工艺技术大幅提高了改造体积和人工裂缝复杂程度,初期试采效果远超前期实施井。为永川北区产能建设提供了支撑,同时为类似深层页岩气的有效开发提供了技术借鉴。

松南盆地情字外前缘砂页交互储层可压性评价

松南盆地情字外前缘砂页交互储层资源储量丰富,但储层孔渗较低,资源禀赋差,在采取改造措施前需要对其进行有效的可压性评价。通过对该区的岩心进行X射线衍射、三轴应力压缩等实验,以脆性系数、水平地应力差异系数、断裂韧性以及脆性矿物含量四种影响因素为基础,采用层次分析法确定各因素所占权重,构建了与储层具有较好匹配程度的可压性指数计算模型,综合波速各向异性分析、应力敏感性评价等实验结果,对储层的可压性进行综合评价。结果显示,情字外前缘砂页交互储层可压性指数计算结果为0.28,可压性中等,但水平层理及天然裂缝较为发育,目标层整体具有较大的改造潜力。应用该方法对H2-1井开展可压性评价,并根据评价结果对压裂方案进行优化,优化后微地震解释有效改造体积491.2×10^(4)m^(3)、平均日产油9 m^(3),应用效果显著,研究成果可为压裂施工技术路线的确定提供理论支撑。

非常规储层复杂压力系统地球物理刻画:以复兴地区侏罗系储层为例

异常地层压力预测是油气开发中面临的难点问题之一,随着页岩油气和致密砂岩气等非常规储层开发的不断深入,地层压力系统的复杂程度不断增大,同一地区超压和负压并存的现象时有发生,对复杂压力系统进行准确刻画具有重要的应用价值。针对复兴地区侏罗系页岩气储层和致密砂岩储层所形成的2套超压系统和1套负压系统,分析了超压和负压的地球物理响应特征和敏感弹性参数,发现泥岩地层的体变模量在负压-超压区间与地层压力具有良好的相关性,据此提出一种基于泥岩体变模量的超压和负压一体化预测方法,并利用测井数据和地震数据计算了单井压力曲线和三维地层压力数据体。该方法的关键在于利用超压和负压地层的泥岩进行一体化压力预测,降低岩性变化因素的影响;其次,选取与异常压力物理机制具有直接关联的体变模量作为预测参数,提高预测模型的精度。根据测井和地震压力预测结果,研究区东岳庙段强超压系统的压力保存条件较好,压力结构特征稳定,压力系数最大约为2.0;凉高山组超压系统的压力保存条件相对较差,压力结构特征横向差异较大,压力系数最大约为1.65;凉高山组负压系统压力系数约为0.5~1.0,且与下伏超压系统存在一定的耦合作用。对比超压和负压钻井实测数据,研究区单井压力曲线与三维地层超压和负压预测结果均达到较高的吻合度。

机理和智能融合下压裂泵压预测及应用

我国页岩油气的高效开发离不开大规模压裂技术。页岩油气大规模压裂过程时间长,压裂砂堵事故易发生且后果严重,开展其预警研究对页岩油气压裂施工安全意义重大。然而,目前仍缺乏压裂砂堵主控因素分析及其施工泵压预测的有效手段。针对此问题,考虑压裂机理和泵压变化特征,建立了一套压裂施工过程中泵压实时预测的方法,以开展砂堵预警研究。首先,采用压裂模拟器模拟压裂全过程泵压变化,通过改变不同流体性质与地层参数开展泵压变化规律的主控因素分析,并采用灰色关联分析方法进行主控因素排序。其次,基于断裂力学、支撑剂运移理论和长短时记忆神经网络(LSTM)模型,建立施工泵压预测框架及模型,形成机理和智能融合下的压裂砂堵预警方法,最后基于砂堵预警方法开展了现场压裂砂堵预警实例应用。结果表明,影响典型井施工泵压的因素由主到次依次为排量、流体黏度、主应力差、砂浓度、裂缝簇数及孔眼数。当其他参数不变时,随着流体黏度、主应力差及排量的增大,施工泵压增加;随着裂缝簇数、孔眼数及砂浓度增加,施工泵压降低。将该压裂砂堵预测方法应用于矿场实际,对压裂砂堵事故进行判识和预警,预测砂堵时间较现场人工识别提前19s,得到相对误差约为6.8%。建立的砂堵智能预警方法可靠性较好,预测泵压与现场泵压基本吻合,实现了压裂砂堵精确预警,对页岩油气压裂过程中砂堵预警具有良好的借鉴意义。

自动化砂液一体化设备

针对传统供砂供液设备已无法满足目前的施工需求,研制了自动化砂液一体化设备,整合了输砂、储砂、混砂系统,并大幅提高了排量和加砂速率等参数。试验结果表明:砂液一体化设备最大排量为30 m^(3)/min,最大加砂速率为12 m^(3)/min,实现了压裂支撑剂全程密闭输送,以及砂料补给、压裂液供应一键操作等功能,可满足页岩气大型压裂施工中大排量供液、多种类大砂量加砂、绿色、安全和智能等全方位要求。

岩心数字化技术研究与应用

岩心是油气田勘探开发的核心战略资源之一,在油气藏岩相、储层物性、含油性的研究中发挥着重要作用。与纸质资料相比,岩心实物地质资料具有缩减性和可变性的特点,岩心“原貌”不可能长久保存,从而降低了岩心的使用价值。岩心数字化技术可以及时采集岩心各项原始数据,丰富岩心地质信息,提升岩心资料利用率,因此开展岩心数字化技术研究具有重要意义。根据胜利油田岩心数字化建设的生产实践,对岩心数字化的概念、设备和技术内容进行了阐述,分析了岩心伽马能谱测量、XRF元素测试、磁化率测试、CT扫描等多种重要的岩心数字化技术,并探讨了各项技术的地质应用效果。研究结果表明,岩心数字化技术具有测试快、连续性好、数据多、精度高等优势,可以精细反映沉积物的变化特征,能为泥页岩、碳酸盐岩和砂砾岩等地层的沉积成因、储层描述及评价、物质组成等问题的研究提供重要的地质依据,具有较为广阔的应用前景。岩心数字化资料是基于岩心直接获得的岩心尺度的连续性资料,从资料性质上来看介于原始资料和成果资料之间,更侧重于岩心的“原始性”,是第一手的地质资料。岩心数字化资料具有独特而重要的应用价值,是提高岩心应用水平的重要技术手段。

油砂成矿作用浅析

油砂作为常规油气资源的重要补充,在国际能源供给结构中占有重要地位.研究表明,油砂成矿作用具有生成、运移、储集、破坏、保存“五位一体”的特点,贯穿其“源-运-储-破-保”的全成矿过程,其中储集、破坏、保存作用对于油砂成矿尤为关键.分析认为,发育原始油藏是油砂形成的物质基础,储集和保存作用是油砂规模和含油性高低的关键控制因素,同一盆地常规油气及油砂、页岩油气等非常规油气“同根同源”,要以油气系统观念开展综合勘查工作,注重在断裂“纵横交错”区域、不整合面附近,及原始油藏储集砂体发育区寻找油砂矿体,油砂成矿作用过程研究对探寻油砂矿深边部常规、非常规能源“就矿找矿”具有重要启示和借鉴意义.

页岩气井出砂主控因素分析及防治对策

随着地层压力逐渐降低,川渝地区页岩气田加密调整时,压裂返排出现支撑剂回流、返吐现象,一方面降低支撑裂缝的导流能力,另一方面支撑剂进入地面给设备带来冲刷损坏。为从源头上控制地层出砂,开展主控因素分析,为页岩气井立体防砂措施提供参考依据。通过改善支撑剂的铺置剖面,增加压裂液粘度、优化单段射孔簇数、加入纤维等优化措施,有效降低支撑剂回流风险。并对放喷测试制度进行优化调整,采用由小到大的油嘴顺序进行放喷。并针对不同程度出砂气井,形成“一井一策”差异化治理措施,提出旋流过滤式除砂器工艺,除砂器纵向上整体采用“内窄外宽”设计,有效避免堵塞缝腔,对粒径≥0.6 mm粉砂除砂效率达到98%。

大庆泥页岩储层支撑剂嵌入导流能力实验研究

大庆纳米级孔隙泥页岩储层中,支撑剂易发生嵌入,使人工裂缝导流能力变差,为此,开展不同闭合压力、不同粒径及组合、不同铺砂浓度的支撑剂对导流能力的影响实验,分析泥页岩储层支撑剂嵌入影响导流能力的变化规律。实验结果表明:嵌入情况和导流能力随闭合压力的增大均有不同程度的降低,在0~10 h内导流值降低快,超过30 h后,导流能力基本达到稳态,颗粒间形态稳固,流动通道变化较小;在闭合压力较低时,支撑剂导流能力随粒径变大而升高;当闭合压力升高时,大粒径支撑剂更易发生破碎,粒径对支撑剂导流能力的影响也逐渐缩小,同时,增大铺砂浓度能够显著地降低支撑剂的嵌入程度。通过量化支撑剂嵌入对压裂裂缝导流能力的影响程度,可为页岩储层压裂方案优化及参数设计提供一定依据。

超临界CO_(2)压裂液对页岩储层支撑剂悬浮性能的影响因素分析

超临界CO_(2)压裂液的极低表观黏度导致了低携砂悬砂、漏失严重和压裂效果弱等诸多缺陷。针对超临界CO_(2)的上述缺陷,设计并合成了一种能显著提高CO_(2)压裂液黏度的增稠剂,并探索了不同地质条件(储层温度和储层压力)和化学剂等因素对CO_(2)悬砂性能的影响,同时揭示了超临界CO_(2)压裂液的悬砂机理。研究结果表明:较高含量的增稠剂不仅能够增加压裂液黏度,同时也能改善CO_(2)压裂液对颗粒的悬砂能力,0.5%(质量分数)的增稠剂可使CO_(2)压裂液黏度增大至3.2mPa·s,静置20 s的砂砾沉降量为0.5 g,沉降量低于纯CO_(2)压裂液(其表观黏度为0.04 mPa·s)时的1.7 g。此外,储层压力的升高也有助于提升超临界CO_(2)对颗粒的悬砂性能,而升高储层温度会降低超临界CO_(2)压裂液黏度和悬砂能力,此现象主要归因于超临界CO_(2)压裂液体系中微观网格密度的变化。通过以上研究,可为页岩储层的高效开采和超临界CO_(2)的应用提供切实有效的途径和方案。

改进后的SAND2程序计算含气储层的孔隙度方法研究

在含油气的泥质砂岩储层中,密度、中子和声波时差测井曲线受天然气的影响很大,直接通过岩心刻度计算的孔隙度有较大的误差。以校正油气对三孔隙度测井影响为核心思想的SAND2程序在实际应用中很不完善,为此,针对实际地区,对SAND2程序做了4点修改:添加了井眼扩径对测井曲线校正的方法;用岩心刻度方法计算出的泥质含量作为固定值,减少迭代次数;油气密度的估算方法改为Poupon等人提出的计算方法;添加了储层段和非储层段(泥岩)的参数的约束条件。运用该方法编制的处理模块对研究地区的10口井进行了实际处理,经验证能较好解决该地区受气层影响的储层孔隙度计算问题。

页岩水平井多簇喷砂射孔暂堵转向压裂裂缝扩展规律

采用真三轴压裂模拟系统开展了页岩水平井多簇喷砂射孔暂堵转向压裂模拟实验,研究了暂堵剂粒径、暂堵剂浓度、单簇射孔数和簇数对封堵提压、多裂缝转向规律及暂堵剂分布的影响。结果表明:缝内小粒径组合+段内大粒径组合暂堵剂有利于提高封堵压力并促进裂缝多期性转向,添加纤维的组合可快速憋压至超高,但易产生沿着井筒扩展的纵向缝;暂堵峰值压力随暂堵剂浓度的增加而提升,但暂堵剂浓度达到一定值后,进一步增加暂堵剂浓度并不能显著提高暂堵峰值压力;岩样破裂压力和暂堵峰值压力随单簇射孔数增加呈下降趋势,较少的单簇射孔数有利于提高破裂压力及暂堵峰值压力,对多簇裂缝扩展的控制作用更显著;较少的簇数不利于人工裂缝总数及复杂程度的提升,较多的簇数难以实现有效封堵。缝内暂堵时暂堵剂主要分布在复杂裂缝区域,特别是多裂缝相交处,而段内暂堵时暂堵剂优先分布于形成复杂缝的射孔簇孔眼附近。

产能剖面测试技术在常压页岩气开发中的应用

安场向斜常压页岩气井生产时间相对较短,对其生产规律的认识相对薄弱。为了给后期井位部署、井眼轨迹设计、压裂工艺及规模、排采制度优化提供科学量化依据,基于分布式光纤温度及声波测量(DTS+DAS)原理及其配套工艺技术,对测试井产能剖面测井资料进行解释分析,计算出9mm油嘴稳定生产制度下的各段簇产气量、产水量以及产气、产水贡献率,结合钻井、录井、测井、压裂、试气等基础资料,对比分析测试井的产出规律及其影响因素。分析结果表明,各段产气量与加砂强度、用液强度呈正相关,线性相关率分别为28.45%和30.01%;各段产气量与射孔簇开启率正相关关系明显,线性相关率为65.51%;各簇产气量与随钻气测全烃值及总有机碳含量呈正相关,线性相关率分别为37.97%和24.12%;产气量与含气量、孔隙度、渗透率等其他地质参数也具有一定的线性相关性。产水量与用液强度、射孔簇开启率呈正相关,孔隙度、渗透率较高的层位产水量比较高。建议后期同区块水平段钻井穿行轨迹的设计应选择随钻全烃值相对较高、有机碳含量高、孔隙度相对高、渗透率较高的优质页岩层。

基于缝网导流有效性评价的深层页岩气压裂支撑剂优化设计

深层页岩气储层埋藏深、温度高、地层应力大、岩石塑性强,导致压裂缝网复杂度低,缝网导流能力不足,极大影响了深层页岩气储层的压裂效果。评价深层页岩气压裂缝网的有效性,可以指导深层页岩气储层通过高效地压裂改造获得稳定高产的页岩气产能,具有重要的商业价值。基于川东南丁山地区深层页岩地质条件与裂缝导流能力实验,开展了深层页岩高闭合应力条件下裂缝导流有效性评价。结果表明:随着闭合应力的增大,自支撑裂缝与支撑裂缝导流能力呈快速递减的趋势,当闭合应力达到55 MPa时,自支撑裂缝的导流能力仅为0.1μm^(2)·cm,反映了深层条件下剪切裂缝难以满足流体流动的现状;在铺砂条件下,当闭合应力大于69 MPa时,粒径为40/70目的陶粒可有效满足主裂缝的导流要求,粒径为70/120目的陶粒与石英砂均可达到分支裂缝的导流要求;同时定量计算了满足主裂缝与分支裂缝导流要求的最低铺砂浓度,并绘制了不同类型、粒径的支撑剂用量设计图版。研究成果为深层页岩气储层压裂的支撑剂选择与优化提供了技术参考。

深层页岩气体积压裂用自悬浮支撑剂评价与应用

四川盆地威荣页岩气开发中,通常采用较小目数的砂阻止裂缝向下向外过度增长,但石英砂在深层页岩储层较高应力下可能无法提供足够的导流能力,因此会混用较高耐压级别的陶粒支撑剂,页岩压裂缝多为垂直裂缝与水平裂缝的交互复杂缝网,传统石英砂支撑剂及陶粒支撑剂在垂直裂缝的铺至效率低,对一种新型自悬浮覆膜石英砂进行了室内评价与测试,其性能能够满足页岩气压裂需要,并能有效改善支撑剂在垂直裂缝中的铺置效率。

低渗砂泥交互油藏压裂多裂缝扩展规律

针对低渗砂泥交互储层水平井多段多簇压裂裂缝扩展特征复杂的问题,建立多裂缝扩展数值模型,研究不同储隔层应力差、隔层厚度、施工参数条件下压裂裂缝的扩展规律。研究表明:中低储隔层应力差、薄泥质隔层条件下,裂缝穿透隔层扩展,中间裂缝在应力干扰下纵向大幅扩展;高应力差条件下,缝高扩展受到抑制,中间缝长低于两侧缝长;高施工排量条件下,裂缝在中低储隔层应力差储层上下突进幅度增大;高黏压裂液可导致中低应力差储层压裂裂缝上下突进幅度增大,缝高与缝宽明显增加。以X低渗砂泥交互油藏区块水平井为例,开展模拟研究,分析储隔层应力差、隔层厚度、施工排量、压裂液黏度对缝高扩展影响。对于低应力差、低隔层厚度储层,采用低排量、低黏压裂液降低穿层风险。