我国致密气效益开发管理创新的途径与政策建议

我国致密气资源基础雄厚、开发潜力巨大。随着致密气正逐步改变天然气生产与消费格局,在天然气能源安全保障中具有重要意义。为了应对致密气效益开发面临的困难与挑战,采用了比对致密气与常规气开发的技术经济特征的方法,借鉴国内外致密油气开发的先进经验和启示,吸收鄂尔多斯盆地苏里格气田、四川盆地致密气开发和对外合作模式的实践经验,并借鉴页岩气及煤层气开发政策,提出致密气价格与税费、投融资和激励等政策建议。研究结果表明:(1)油公司管理体制下,致密气开发管控模式应和柔性组织管理体系创新相结合;(2)进一步探索市场化条件下致密气合资合作开发模式;(3)强化致密气安全清洁生产与高效利用的风险管控,推进致密气效益开发战略成本管理创新,通过优化致密气效益开发评价方法与激励方式等管理创新路径促进我国致密气开发战略实施。

致密气地面建设标准化设计

为有力支撑致密气加速上产和规模效益开发,根据西南油气田沙溪庙组致密气井生产现状,持续探索致密气生产规律,总结排采期、稳产期、递减期特点,以技术与经济相结合为基本原则,坚持“模块化、一体化、橇装化”设计理念,采用“中高压集气+带液计量+气液混输+集中增压+集中处理”集输工艺,创建了一套适用于川渝地区沙溪庙组致密气高效开发建设的标准化设计文件,包括钻前地面一体化、平台、集气站、集气脱水站、配套工程等一系列标准化工艺及模块的设计。实践证明,标准化设计的应用可提升地面建设水平,满足致密油气田“快速、规模、效益”开发的目标,可缩短地面工程建设周期10%,缩减总体地面工程投资7%~10%,同时在平台地面节流的基础上,补充了井下节流工艺,形成“不加热、不注醇、不节流”工艺模式,在总图、工艺、供电、自控等方面简化后,可减少单井综合投资约220万元,减少月度运行费用约3万元。

基于神经网络模型的水平井破裂压力预测方法

破裂压力是井身结构设计的基础依据,也是水力压裂设备选型和方案设计的基础参数,通常采用测井解释获取破裂压力剖面,但其存在参数准确获取难、计算过程繁琐、普适性较差、计算精度低等问题,机器学习提供了一种解决这些问题的新方法。为此,以测井数据作为输入参数,采用4种不同的神经网络模型,建立水平井测井数据与破裂压力间的非线性关系,通过测试集预测结果的对比分析,优选出最佳的神经网络模型,并优化模型网络结构和超参数,实现水平井破裂压力的直接预测。研究结果表明:1)破裂压力与井斜角、横波时差和纵波时差表现为极强相关性,与井深、岩性密度和补偿中子表现为强相关性,与井径和自然伽马表现为弱相关性;2)不同组合的测井参数对模型预测结果具有显著影响,最优输入参数为井斜角、横波时差、纵波时差、井深、岩性密度和补偿中子;3)对比多层感知机、深度神经网络、循环神经网络和长短期记忆神经网络(LSTM)模型,发现LSTM模型的预测效果最佳;4)优化了LSTM模型的网络结构及超参数,优化后破裂压力预测的平均绝对百分比误差为0.106%、决定系数为0.996。LSTM模型能够有效构建水平井测井参数与破裂压力之间的非线性关系,可以实现水平井破裂压力的准确预测,对于准确预测破裂压力、简化破裂压力计算过程、推广机器学习在石油工程领域的应用具有重要的作用。

不同高压直流干扰工况下X80管线钢的腐蚀行为

采用自行搭建的装置对X80管线钢进行高压直流干扰腐蚀试验,并通过干扰参数监测和腐蚀形貌观察等方法,考察了在不同高压直流干扰下该钢在四川土壤中的干扰电流密度变化趋势及腐蚀规律。结果表明:电流密度在干扰初期快速增大到峰值,然后快速下降并趋于稳定,稳定值约为峰值的1/10;高压直流干扰时长(持续时间)对腐蚀速率有一定影响,腐蚀速率随着干扰时长的延长而降低;高压直流干扰的间隔时间对腐蚀速率也有明显影响,腐蚀速率随着干扰间隔时间的延长呈增大趋势,干扰间隔时间超过3h后,腐蚀速率明显增大;管道防腐蚀层缺陷面积和土壤含水率对腐蚀速率都有较大影响,当缺陷面积由6.5cm^(2)减小为0.2cm^(2)时,腐蚀速率增大了约3倍,当土壤含水率由17%增加为34.5%时,腐蚀速率增大了数十倍。

高黏滑溜水在秋林致密砂岩气压裂中的应用

常规滑溜水压裂液携砂能力弱、耗水量大,而交联胶和线性胶通常具有较高的储层伤害,因此均难以较好地适应致密砂岩气藏的开发。在四川秋林区块沙二段8号砂组初期实施的水平井压裂中,采用滑溜水组合线性胶或交联胶的压裂效果不理想。为此筛选了一种乳液型高黏减阻剂,各项指标均优于常规减阻剂:其完全水化时间小于90 s;持续高剪切15 min减阻率仍保持在74%以上;当浓度为0.05%~0.25%,黏度达到2.86~18.6 m Pa·s;岩心渗透率损害率低于10%。在秋林地区5口井的应用表明,高黏减阻剂可以实现全程在线混配并通过调整减阻剂浓度实现变黏,简化了施工;携砂能力强,最高砂浓度可达到520 kg/m3;压后试气效果好,单井初期绝对无阻流量均在30×104m3/d以上,最高达214×104m3/d,平均绝对无阻流量为其它压裂液体系的3~5倍。高黏滑溜水高黏弹性、低伤害的特征有利于提高致密砂岩气藏压裂的增产效果。

金华—秋林致密气藏直井层内分簇压裂裂缝扩展规律及应用

造长缝是金华—秋林地区沙二段致密气藏直井压裂改造的主要目标,如何进一步提高裂缝长度对该储层的勘探开发有重要意义。针对该问题,文章基于工区储层地质特征,建立了直井压裂裂缝扩展数值模型,分析了射孔簇数、射孔位置等因素对裂缝形态的影响。研究结果表明,储层全部打开时,裂缝高度最大,长度最小,分2~4簇射孔时,裂缝高度相对较低,长度相对较长。射孔长度越长,射孔位置离储层中部越远,裂缝长度越低。相比储层全部射开,层内分簇压裂工艺有利于控制裂缝高度,提高裂缝长度。实践证明,该工艺取得了较好的压裂改造效果,对同类型的致密砂岩压裂改造具有重要借鉴意义。

油气田企业科技投入管理创新的思路与路径

国资委对中央企业的经营业绩考核,新增了营收利润率与研发经费投入强度等指标,国家统计局发布研发投入统计规范新要求,我国油气田企业作为中央企业的重要组成部分,应积极适应创新驱动发展新要求。本文在分析油气田企业科技投入管理现状与存在的主要问题基础上,提出油气田企业科技投入管理创新思路,即:①按照油气生产与经营业务链,厘清科技活动与投入关系;②实施研发项目身份证管理,共享科技活动价值;③以管理会计视角优化油气田企业科技投入预算与核算体系。

川西北部地区栖霞组超深高温气井酸压技术

川西北部地区栖霞组埋藏深、温度高、不同程度发育小洞和中洞,酸压改造面临摩阻高、酸岩反应速率快和酸蚀裂缝导流能力保持困难等难题。为提高栖霞组储层酸压设计的针对性,建立了酸岩反应热模型,开展了多场耦合酸压裂缝形态模拟。模拟结果表明:酸岩反应热会提高酸岩反应速率,降低酸蚀缝长,200 m3酸量对酸蚀缝长的影响最高达9 m;施工排量恒定时,酸蚀缝长随着酸量的增加而增加,但增加幅度逐渐减小。开展了4井次现场试验,井均测试产气量67.03×10^4 m^3/d。现场试验表明,酸岩反应热对超深高温气井酸蚀裂缝形态的影响不可忽略,多场耦合酸压设计方法在川西北部地区栖霞组具有较好的适应性。

页岩气油基钻屑剩余固相建材资源化利用进展

针对页岩气开发过程中产生的油基钻屑残渣,对其在建材领域的资源化利用现状进行综述,主要从用作道路填料、作为原材料烧制水泥、免烧陶粒和烧结陶粒、免烧砖和烧结砖及加气混凝土砌块五个方面进行总结。以ODCRs为原材料,采取固化稳定法制备路基、路面填料、免烧砖和陶粒以及加气混凝土砌块、混凝土等资源化产品,是目前最直接、简便的方式,但仍存在潜在的环境风险,应对其长期浸出性能进行追踪和评估。高温煅烧处理制备陶粒、砖和水泥能有效地消除ODCRs中的有机物,固化其中的重金属等污染物成分,但其掺量对烧结制品的组成和性能影响较大,尤其是水泥生产过程中BaO会抑制C 3S的生成,因而掺量受到限制。采用ODCRs制备陶粒支撑剂用于油气田开发可实现资源的循环利用,是目前较有发展前景的资源化利用方式。

泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定性演化规律

以苏里格气田长7组泥质粉砂储层为对象,研究泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定演化规律。首先,开展泥质粉砂岩矿物组成、微观结构和力学性能实验,分析井壁失稳微观机理;其次,基于流固化多场耦合理论,考虑岩石吸水扩散引起的强度劣化特征,建立欠平衡水平井井壁稳定多场耦合有限元模型,并验证模型的正确性;最后,对比有限元模拟和电测井径,分析泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定演化规律。研究结果表明:考虑泥质水化模拟的井径与完井电测实际井径吻合程度高,证实了有限元模型的准确性;考虑泥质水化作用情况下,钻开地层50 h内,归一化屈服面积(AN)迅速增大,随后增速逐渐变缓,钻开地层240 h后归一化屈服面积增幅达98.72%,主要是泥质水化后岩石强度劣化所致,但AN<0.20能够满足欠平衡钻井井壁稳定的要求;随着时间推移,欠平衡与过平衡工况下的AN之比由2.73降至2.20,近平衡与过平衡工况下的AN之比由1.90降至1.50,说明井筒压力是影响井壁失稳的主导因素,但泥质水化作用的影响随着时间增加而增强;当钻井液溶质质量分数高于地层流体时,反射系数、化学膨胀系数、溶质传递系数和溶质质量分数越大,则AN越低、井壁越稳定;而岩石吸水扩散系数和渗透率越大,则AN越大、井壁越不稳定。

四川盆地川中地区侏罗系沙溪庙组致密砂岩气差异成藏特征及主控因素

川中地区侏罗系沙溪庙组多期砂组气藏含气丰度以及同期砂组气藏富集程度均存在明显差异,严重制约着沙溪庙组致密砂岩气进一步勘探开发。通过对沙溪庙组致密砂岩天然气藏差异分布特征表征,综合分析烃源岩、储层、成藏期古构造、断—砂配置及演化等成藏要素,结合前人已有认识,认为川中地区沙溪庙组致密砂岩气差异成藏受控于天然气差异来源、优质储层、成藏期有利断—砂配置类型及古今有利断—砂配置演化,提出了“双烃源岩差异供烃,断—砂配置差异充注,优质储层差异富集,断—砂演化差异调整”的差异成藏演化模式。在该模式下,川中地区沙溪庙组气藏由须五段煤型气与大安寨段油型气“双源”供烃,研究区北东至南西表现为油型气—混合气—煤型气特征,气藏表现差异供烃;成藏期断层与缓倾角砂体对接(③类)砂组气藏丰度优于断层与近水平砂体对接(①类)砂组,气藏呈现差异充注;优质储层储集能力好富集程度高,气藏形成差异富集;继承保存型断—砂演化(Ⅰ型)气藏含气性最优,次为调整残留型(Ⅱ型),反转散失型(Ⅲ型)最差,气藏受到差异调整。

储气库注采井水泥环破坏机理实验研究

储气库注采井的注气与采气、环空带压与泄压等情况使井筒反复承受加载卸载,水泥环因此受到不同程度的损害,严重时导致地层气体窜入环空。为了研究注采井水泥环的破坏机理,针对某储气库B环空上部水泥环的工况条件,开展了水泥环承受8.1 MPa和13.6 MPa循环内压的实验模拟,并对水泥环进行了密封性、渗透率、SEM电镜扫描、微CT扫描分析,探究水泥环微裂缝和孔隙的变化情况。实验表明,8.1 MPa的内压循环30次未造成水泥环气窜,13.6 MPa的内压循环23次则导致气窜,与某储气库出现浅层气窜入B环空的情况相符;循环载荷可导致水泥环产生微裂缝,随着循环载荷压力值的增加,取样渗透率逐渐小幅度增加,微裂缝产生越多,裂缝扩展越大,甚至出现贯穿缝;微环隙由水泥环微观结构破坏持续累积造成,对于固井质量良好的环空,水泥环发生微观结构破坏是气窜的本质原因;水泥环微观结构破坏和界面产生微环隙均可直接引起气窜,主导者受多种因素影响而变化。实验结果揭示了循环载荷下注采井水泥环的破坏机理以及与气窜的关联性,对储气库运行优化和新建储气库的井筒质量控制具有指导意义。

致密河道砂体精细刻画及富气区预测技术——以川中北部地区中侏罗统沙溪庙组为例

川中北部地区中侏罗统沙溪庙组发育三角洲—河流沉积体系,纵向上发育多期河道砂组,叠置规律复杂,优质储层和富气区分布规律不清。采用“沉积相—物性—含气性”的研究思路,首先明确沙溪庙组砂岩优质储层具有“顶谷底峰”的反射特征;然后厘定23期河道发育期次和边界。结果表明:河道砂组主要由北东向南西条带状展布,河道宽度在100~4500 m之间;纵横波速度比小于1.68时沙二段河道砂组具有较高的含气概率,富气储层主要分布在河道砂体的边滩部位。研究成果形成了致密河道砂体精细刻画及富气区预测技术流程,为川中北部地区沙溪庙组致密气藏的规模增储和效益上产提供了重要的技术支撑。

四川盆地雷口坡组富有机质页岩的发现及盐下勘探新领域

目前,对于四川盆地雷口坡组富有机质页岩及其沉积环境还未见报道。为此,以盆地内最新钻井、取心资料为基础,通过岩心、薄片观察,结合X⁃射线衍射全岩矿物分析及微量元素地球化学指标判识,开展了雷口坡组富有机质页岩岩石学特征研究,分析了富有机质页岩沉积古环境,探讨了有机质富集主控因素,指出了雷口坡组盐下领域勘探潜力。结果表明:①四川盆地雷口坡组富有机质页岩可划分出黏土质钙质混合页岩、钙质页岩2种页岩岩相,有机碳含量为0.58%~1.08%,R_(O)值为2.36%~2.40%;②Sr/Cu、Sr/Ba、B/Ga、V/(V+Ni)、古氧相替代系数等指标指示雷口坡组富有机质页岩总体处于干热、咸水、缺氧环境;③生烃潜力评价显示,样品中黏土质钙质混合页岩为好烃源岩,钙质页岩、灰岩为较好—好烃源岩,高古生产力和缺氧环境是有机质富集和保存的重要条件;④四川盆地雷口坡组富有机质页岩可能形成自生自储型、旁生侧储型和下生上储型3种成藏组合类型。结论认为:在综合考虑富有机质页岩发育分布、源储配置和保存条件下,眉山—南充—巴中、雅安—洪雅一带是四川盆地雷口坡组盐下勘探的最有利地区,遂宁—广安一带是雷口坡组盐上勘探的最有利地区。