Development of Acidizing Techniques for Low－permeability Carbonate Reservoirs

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三塘湖盆地油气勘探历程与启示

三塘湖盆地油气勘探始于20世纪50年代,50—80年代基本以地面地质调查和局部勘探为主,大规模油气勘探始于90年代并取得了丰硕成果。回顾六十多年的油气勘探实践,系统梳理了三塘湖盆地石油地质研究与认识、勘探领域及勘探成果,基于钻井、地震、储量及产量等数据分析,将三塘湖盆地油气勘探历程划分为地质普查、砂岩油藏勘探、火山岩油藏勘探、致密油勘探4个阶段。以油气勘探各阶段勘探思路、科技创新、勘探技术、重大勘探成果为主线,系统总结了各个阶段的勘探启示以及对勘探产生重要影响的成果及认识,形成了侏罗系低渗低压砂岩油藏、火山岩油藏和凝灰岩致密油藏的成藏地质理论和勘探开发技术,有效推动了三塘湖盆地油气勘探的持续突破,同时期望指导三塘湖盆地下一步油气勘探工作。

渤海湾盆地临南洼陷古近系沙河街组源-储组合类型与致密(低渗)砂岩油差异富集模式

为了揭示渤海湾盆地临南洼陷古近系沙河街组致密(低渗)砂岩油的差异富集机理,在依据空间配置和岩性组合划分源-储组合类型的基础上,综合利用测井、录井、试油和岩心分析测试资料,对不同源-储组合类型含油性及其供烃条件、储集条件、输导条件和运聚动力进行了分析,建立了致密(低渗)砂岩油差异富集模式。结果显示:①研究区存在源-储共生型(夹层型、互层型)、源-储紧邻型(源上型、源间型和源下型)、源-储间隔型(源下型)3大类6亚类源-储组合,对应3种致密(低渗)砂岩油富集模式。②源-储共生型具有“强供烃-强动力-高效充注-储集控富”模式,供烃条件和运聚动力最优,油气通过孔缝高效充注,储层含油性最好;相较于互层型,砂体厚度制约了夹层型油气富集规模。③源-储紧邻型具有“较强供烃-差异动力-联合输导-多元控富”模式,供烃条件较好,运聚动力变化大,油气通过孔缝-断裂-砂体联合输导,优先充注物性和孔隙结构好的储层,储层含油性较好;亚类中,源间型供烃条件和运聚动力优于源上型和源下型,含油性最好。④源-储间隔型具有“弱供烃-弱动力-断砂输导-输储控富”模式,供烃和运聚动力较弱,断裂、砂体组成的有效输导通道和优质储层发育对于油气富集至关重要,含油性整体较差。

海上油田低渗储层岩石扩容低效原因及储层改造工艺

针对岩石扩容技术在低渗储层作业时间长、易损坏井下工具及应用低效等问题,提出将岩石力学领域的碎胀扩容机理用于石油工程储层改造的新思路。开展了岩石扩容工艺数值模拟敏感性及作业井例分析,分析了岩石碎胀微观机理,提出了前置简易水力压裂和岩石扩容、爆燃压裂和岩石扩容联作等实现岩石碎胀扩容工艺路径,并指出了下一步数值模拟、物理模拟、裂缝监测等技术研究方向。结果表明:物性越差扩容效果逐渐变差,是低渗储层岩石扩容低效的主因;岩石碎胀扩容储层改造工艺可利用多种工艺技术组合形成复杂缝网,从而提高现有改造技术实施效果。本文研究成果可对海上低渗储层改造工艺的进一步发展和优选提供参考。

超低渗火山岩储层压裂液伤害实验及机理研究

胍胶与聚合物压裂液体系对超低渗火山岩储层具有不同的伤害特征,胍胶压裂液破胶后残渣含量高,易堵塞填砂裂缝,降低裂缝导流能力。聚合物压裂液具有破胶彻底、残渣含量小等特征。通过X射线衍射、BET技术对取自4045~4669 m的查干花地区某井区5组火山岩样品的矿物组成和比表面积进行表征。通过岩心吸附实验定量评价了压裂液对储层岩心的伤害。测试伤害前后的Zeta电位、接触角、红外光谱和SEM等实验分析压裂液对储层的伤害机理。结果表明,两种压裂液在岩心粉末表面只发生了物理吸附,胍胶吸附量比聚合物高33.6%;胍胶与岩心粉末接触引起Zeta电位绝对值变小,体系失稳易在岩心表面吸附滞留;疏水性增加导致接触角变大。

致密油藏化能自养微生物生长规律及其氧化活性研究

为了探明致密油藏化能自养微生物利用催化岩石耗氧功能辅助空气驱提高采收率的机理,针对注气开发致密油藏注氧安全问题,开展了对致密油藏化能自养氧化亚铁硫杆菌的富集筛选,并探究了氧化亚铁硫杆菌的生长规律以及其作用氧化矿物中亚铁、硫以及其生物活性等效能,结果表明:1)高生物量活性的氧化亚铁硫杆菌可生长代谢产生酸性环境(pH值小于2),从而加速了矿物中亚铁和硫的氧化还原;2)反应体系中亚铁氧化率达到91%,硫氧化率为57.8%;3)岩石矿物质亚铁和硫的氧化活性与微生物的生物活性成正相关关系;4)油藏化能自养微生物通过催化矿物中亚铁氧化耗氧,介导硫氧化还原产生SO_(4)^(2-),促使体系pH值下降,酸性环境利于矿物溶蚀分解,进而加速微生物催化岩石耗氧或矿化速率,达到耗氧增渗驱油目的。该研究成果,对化能自养微生物强化减氧空气复合驱技术现场应用提供指导意义。

低渗透率储层核磁共振测井环境分析与T_(2)谱油层识别方法

准噶尔盆地玛湖凹陷发育低渗透率砾岩储层,不同地层的核磁共振T_(2)谱对这些储层流体的识别结果存在较大差异。基于地质、钻井、测井、试油等资料,开展了此类地层测井环境、核磁共振实验和测井响应特征机理的研究。结果表明:研究区钻井改善了近井筒储层孔隙结构,从近井筒到原状地层依次发育破碎带、微细裂缝带、原状地层;在负压钻井环境下发生油气侵出,油气侵出特性径向上可分为油气富集带(油环)、油气侵出带、原状地层,厘清了核磁共振测井响应特征机理;利用模块式地层动态测试仪(Modular Formation Dynamics Tester,MDT)验证了井壁油环的存在。基于岩心饱水、饱油及饱水离心的核磁共振T_(2)谱体积弛豫谱与地层原油的核磁共振T_(2)谱长弛豫时间峰一致,确定了核磁共振T_(2)谱100 ms识别油层和水层的标准。该方法在储层流体识别方面取得了显著效果,研究结果为利用核磁共振T_(2)谱识别复杂储层流体提供了借鉴。

东海M构造中深层低渗气藏“甜点”预测技术

近年来,构造-岩性复合型油气藏已逐渐成为东海“扩储增产”的重要领域,提高“甜点”储层钻遇率对于勘探开发一体化设计的部署与落实具有重要意义。研究区低渗气藏储层厚、埋深大,内部非均质性强,孔渗关系复杂,地球物理响应特征差异小,亟待开展低渗气藏“甜点”储层的精细表征研究。以地震岩石物理为驱动,利用杨氏阻抗Eρ区分碎屑岩储层与非储层,通过分类寻优认为,剪切模量μ为洁净、粗粒、高渗透率优质储层的综合敏感弹性因子。为了削弱岩石骨架孔隙度的影响,采用高灵敏烃检因子Fρ开展烃类检测,最终结合岩性、“甜点”和烃检属性体以精细表征优质“甜点”储层富集区。应用效果证实:该方法的“甜点”预测吻合度达到86.07%,为井位部署和轨迹优化提供了重要依据,可推广至类似区块以供借鉴。

低渗储层岩石物理建模新方法及其在东海Z气田中的应用

低渗储层孔隙结构复杂,非均质性强,不同类型低渗储层之间也常存在较大物性变化,难以采用统一的岩石物理模型表征储层参数与弹性参数之间的关系。针对上述难题,提出了低渗储层分层岩石物理建模方法:针对中低孔-中低渗储层采用基于DEM理论的流体均匀饱和模型;针对特低孔、特低渗储层采用基于KT理论的流体非均匀饱和模型。基于分层岩石物理建模预测的纵、横波速度与测井真实速度吻合较好,验证了该方法的可靠性。在建立准确岩石物理模型的基础上,进一步分析了弹性参数受泥质含量、孔隙度、孔隙形状等因素影响的变化规律,从而指导低渗储层的岩性及“甜点”预测。

地应力-岩石力学分析在东海低渗透致密砂岩气藏水平井压裂中的应用

明确现今地应力分布规律和岩石力学特征是提高水力压裂效果的重要基础。目前海上低渗透致密砂岩气藏地应力分布及岩石力学参数研究尚不充分,且海上测井存在声波时差曲线缺失及密度曲线易失真等问题。因此,采用东海西湖凹陷A区已压裂井Well-1和Well-A2的测井、地震及水力压裂技术资料,通过声波时差及密度测井曲线重构方法形成了井筒地应力及岩石力学参数分析技术,结合建立的地震驱动的构造应力场及三维脆性指数预测技术,形成了适合东海西湖凹陷低渗透致密砂岩气藏的地应力及岩石力学研究技术体系,并以东海西湖凹陷第1口多级压裂水平井Well-A4H作为应用对象,从钻井及水力压裂等方面对该技术体系进行了应用评价。研究表明,该技术体系可用于对东海西湖凹陷低渗透致密砂岩气藏多级压裂水平井进行钻前井位优化、钻后分析,以及指导压裂方案设计、优化及压后效果评价,保障东海西湖凹陷低渗透致密砂岩气藏多级压裂水平井顺利开展地质工程一体化施工。

不同岩性储层的微观孔隙特征

油气藏储层的微观孔隙结构特征与分布规律决定了储层的储集能力、渗流能力以及渗流机理与渗流规律,储层岩性不同其对应的微观孔隙结构特征与分布规律一般也存在较大的差别,储层的开发动态其实就是微观孔隙渗流特征的宏观体现。通过运用压汞实验与核磁共振实验测试技术,重点研究了低渗砂岩、火山岩和碳酸盐岩储层的微观孔隙大小、数量、结构和分布规律及其与宏观孔、渗物性参数的对应关系。研究结果显示3种不同岩性储层的微观孔喉分布规律差异明显:低渗砂岩储层孔喉发育、数量多,大孔喉占比多,连通性好,分布均匀,是典型的中孔-中喉型储层;火山岩储层孔喉更加发育、数量更多,大孔喉占比少,连通性较好,但分布不均,是典型的小孔-细喉型储层;碳酸盐岩基质储层孔喉极不发育、数量很少,且集中分布在大、中孔区间,含有少量溶蚀孔洞,连通性差,是典型的大孔-细喉型储层。该研究成果可以合理解释不同岩性储层的储渗能力及其对应的气井生产动态与开发效果,对于油气藏合理有效开发具有重要的理论指导与实践意义。

松辽盆地营城组中基性火山岩储层特征及成储机理

松辽盆地北部安达-汪家屯地区钻井大量揭示营城组中基性火山岩,并在其中获得了工业气流。TAS图解可划分出8种岩性,储层研究中归纳为6大类岩石类型,逾80%的有效储层分布于玄武岩和粗面岩之中。总结了4类11种储集空间类型及其特征,原生储集空间类型由喷发方式和喷发环境决定、其分布受火山岩岩相控制,次生储集空间发育程度受充填作用、溶解作用、风化淋滤作用和构造作用等影响。熔岩冷凝单元由单个或多个岩流单元组成、储层发育于其顶部和上部,每个冷凝单元构成相对独立的储层单元。火山岩旋回和期次顶部、近火山口和近源相带、靠近断裂等位置是储层发育的有利部位。玄武岩具有延伸范围广(10～22km)、储层厚度小(7～39m)等特点,储层勘探应优先寻找位于火山岩旋回和期次顶部的储层单元;粗面岩延伸范围小(3.1～6.3km)、储层厚度大(100～200m),储层勘探应以寻找具备有利烃源和盖层条件的储集岩体为目标。

酸性火山岩储层微观孔隙结构及物性参数特征

综合利用大量铸体薄片及储层物理实验资料,对松辽盆地北部营城组酸性火山岩储集空间与物性参数特征的研究结果表明,酸性火山岩储层储集空间以原生气孔和次生溶蚀孔为主,微观孔隙结构具有孔喉比超大的特征。该区酸性火山岩储层具有束缚水饱和度高、存在启动压力梯度等特低渗透储层的渗流特征,储层物性对应力不敏感。

中国石油的天然气开发技术进展及展望

天然气已经成为中国石油天然气股有限公司(简称"中国石油")最具成长性的主营核心业务,"十五"以来年新增天然气地质储量平均在3000×108m3以上,年产量平均增幅超过15%,形成了川渝、长庆、塔里木3大核心供气区。基本形成了具有代表性的6类气藏开发配套技术:①大面积小气藏叠合型低渗透砂岩气藏低成本开发配套技术;②连续型低渗透砂岩气藏水平井开发技术;③超深高压气藏开发技术;④复杂碳酸盐岩气藏开发技术;⑤疏松砂岩气藏开发技术;⑥火山岩气藏开发技术。未来10年,中国石油的天然气业务将持续快速发展,但低品位储量进一步增加,需要解决低渗透砂岩气藏提高采收率、超深高压气藏长期高产稳产、碳酸盐岩气藏流体预测、高含硫气藏安全高效开发、火山岩气藏整体规模开发、疏松砂岩气藏开发后期防砂治水等技术难题,同时要积极发展煤层气、页岩气等非常规天然气开发技术。

升平气田火山岩气藏井网井距研究

升平气田的储集层为中孔低渗火山岩,由于火山岩的特殊性,目前国内外关于火山岩气藏井网井距研究的相关报道较少,因此如何合理确定火山岩气藏井网井距对于保证升平气田开发取得最佳开发效果和经济效益具有重要意义。此次研究从地质、气藏工程、数值模拟角度探讨了升平气田井网井距的确定,分别按照经济评价方法、定单井产能法、合理采气速度法、丰度计算法计算了其极限井距和技术合理井距,并以经济评价方法为基础确定该气藏的合理井距。研究认为只要技术合理,井距不低于其经济极限井距都是可行的。同时建议对升平气田实施非均衡开采,在相对高渗透层采用密井以获得高产,在低渗透层采用稀井以保证整个气藏开发的经济效益。最后结合数值模拟结果综合确定升深1井区采用1400m井距、升深2井区采用1000m井距。

鄂尔多斯华庆地区低渗透岩性大油区形成与分布

通过深入分析鄂尔多斯盆地中部华庆地区沉积物源、湖盆底形以及构造事件,深化研究优质烃源岩、成藏动力和成藏史,建立了湖盆中部低渗透岩性大油区成藏模式。上三叠统延长组沉积期鄂尔多斯盆地中部发育典型的坳陷湖盆中部深水区沉积:长7油层组为盆地最大湖泛期的富营养湖盆沉积,位于湖盆中部的华庆地区烃源岩条件优越,具有有机质丰度高、生排烃能力强、分布范围广的特点;长6油层组沉积期为三角洲大规模发育期,在物源供给丰富、多坡折湖盆底形背景下,华庆地区发育三角洲前缘与重力流复合成因的厚层储集砂体,并在有利沉积相和成岩相共同控制下形成大规模低渗透储集层。长6油层组大规模低渗透储集层与长7油层组优质烃源岩配置良好,形成了"生烃增压、近源运聚、大面积充注、油层连续分布"的岩性大油区成藏模式。

低渗火山岩气藏可动流体T_2截止值实验研究

使用核磁共振岩样分析技术与离心实验,确定出吉林、大庆和新疆3个地区低渗火山岩气藏储层标定可动流体T2截止值的合适离心力为2.76MPa,该离心力同时也是储层可动用流体对应的下限离心力。对3个地区102块不同岩性火山岩岩芯核磁实验研究表明:低渗火山岩气藏储层可动流体T2截止值分布范围很宽,不同地区和不同岩性火山岩储层T2截止值差别很大,102块岩芯T2截止值平均值为49.31ms,大于低渗砂岩但小于碳酸盐岩储层T2截止值;低渗火山岩T2截止值随岩芯渗透率的变化差异较大,与储层孔隙空间类型及孔喉连通性等因素密切相关。3个地区火山岩储层T2截止值从大到小依次为大庆、吉林和新疆火山岩,其中大庆流纹岩T2截止值平均值最大并且分布范围最宽,新疆玄武岩和安山岩最小。

低渗透储层岩石覆压实验变形特征分析

对于低渗透储层岩石而言,基于岩石受力变化后发生线弹性变形的假设与实验结果并不相符。为此,采用CMS300覆压测试、岩石力学性质测试、压汞以及铸体薄片观察等实验手段对低渗透储层岩石覆压变形特征进行分析,结果发现实验岩样在应力增大的整个过程中发生的是软塑性变形→弹性变形→塑性变形过程。低渗透岩石在覆压实验中表现出的强应力敏感性是由其变形特征决定的,岩石在覆压增大的初始阶段发生微量软塑性变形是造成渗透率大幅下降的主要原因,其与低渗透岩石的泥质及胶结物含量较高、孔喉通道狭窄有关。基于实验研究结果,定义了新的岩石应力敏感系数来表达渗透率与有效覆压的关系,与实验数据有更好的相关性,并且能够方便地将任意常规岩样渗透率转换成储层条件下的渗透率,具有实际的工程应用价值。

鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组碎屑岩储层低渗特征及含油性主控因素

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组发育陆相坳陷型湖泊三角洲相低渗储层。在岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、X光衍射、自生伊利石K-Ar同位素测年等分析的基础上,对该地区延长组长6—长2段低渗致密储集砂体的岩石学特征、孔隙类型、物性特征、成岩动力学及孔隙演化特征进行了研究,并对低渗透储层的含油气性进行了分析。结果表明:①该组砂体以长石砂岩为主,次为岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩,矿物成熟度低;②孔隙类型包括残余粒间孔、晶间孔、溶蚀孔和微裂缝,其中残余粒间孔是储层的主要储集空间;③主要成岩作用包括机械压实作用、溶蚀作用、碳酸盐胶结作用、自生粘土矿物胶结作用等,其中溶蚀作用产生的次生孔隙对储层物性的改善不足;④成岩作用开始较早、塑性岩屑颗粒大量变形、压实作用强烈是导致早期砂岩孔隙丧失的根本原因,碳酸盐岩胶结作用、次生孔隙不发育是造成后期储层岩石致密的主要因素。含油气性分析结果表明,砂体的不同沉积成因类型是层间含油气性差异的主控因素;同一成因砂体内部的非均质性是层内含油气性差异的主控因素。

徐深气田A区块火山岩气藏开发动态特征

徐深气田中的A区块是中国较早系统开发的火山岩气藏,正确认识其动态特征是开发好气藏、保障平稳供气的关键。运用气藏工程、不稳定试井、生产统计等手段,从气井的井控区域流动特征、生产流动状态、生产动态特征、地层压力变化特点以及产水特征等方面总结了A区块火山岩气藏的开发动态特征。气井井控区域的物质基础以连续分布的低孔渗为主,流动几何形态主要为线性流动;气井定产量生产中不易进入拟稳态,生产流动状态主要为不稳定状态;气井井底流压与地层压力下降幅度不一致,一般流压的递减率高于地层压力的递减率,许多井呈现间歇生产特点;各个井区受到物性、连通性差异的影响,在控制储量、产量水平上差异大,采出程度各不相同,导致地层压力变化不均衡;气井生产中普遍产水,依据出水来源划分为边底水、凝析水以及可动水等3种出水类型。