斜坡型强非均质页岩气藏高效开发技术——以川南威远地区龙马溪组页岩气藏为例

为了破解四川盆地南部威远地区下志留统龙马溪组斜坡型强非均质性页岩气藏高效开发所面临的钻井周期长、形成复杂缝网难度大、单井产量低等难题,经过多年的技术创新、科技攻关与生产实践,形成了“1套理论、4项关键技术”,有效地支撑了威远国家级页岩气示范区的高效建成。研究结果表明:①创新提出了古隆起背景下“沉积选区、构造分带、保存控藏”的斜坡型页岩气藏差异富集理论,形成了多期构造叠加海相页岩气区带评价与甜点优选技术,明确了纵向上最优靶体为龙一_(1)^(1)层中下部富有机质硅质页岩,落实核心建产区面积为165 km^(2),该区域内部署井井均测试日产气量达到27×10^(4) m^(3)、EUR超过1.1×10^(8) m^(3);②形成了以地质工程一体化导向技术、长水平段高效钻井技术为核心的窄箱体水平井高效导向钻井技术,并且建立了页岩气井钻井提速模版,钻井周期较之前期缩短约33.1%,优质页岩储层钻遇率提升至97.2%,水平段延伸能力突破3000 m;③基于压裂缝网动态扩展模型,形成了强非均质页岩储层体积压裂优化技术,实现了对压裂缝网改造区几何尺寸、储层增产改造体积、有效改造体积、支撑裂缝面积等关键评价指标的定量预测,加砂强度由1.3 t/m增至2.7 t/m,提升了改造效果;④影响威远页岩气井产能的主控因素包括龙一_(1)^(1)储层厚度、压力系数、总含气量、射孔簇数、加砂强度、压裂水平段长度等6项,采用基于广义回归神经网络与改进的嵌入式离散裂缝模型的页岩气井生产动态预测方法,使得页岩气井生产动态预测结果符合率接近甚至超过95%。

数据集成助力页岩气勘探开发

页岩气勘探开发已经成为油气勘探开发业务重点,为了更加高效地利用现有信息化系统与数据源为页岩气勘探开发提供有力支撑,通过构建数据集成平台实现页岩气勘探开发各专业数据集成,消除信息孤岛,建立起页岩气勘探开发数据集成模式,实现数据统一管理、快速共享。为页岩气项目经理部提供基于数据集成的生产监控、成果管理、决策支持等功能服务,助力页岩气勘探开发业务。

四川盆地W地区龙马溪组页岩气压裂效果评估和产能预测研究

应用水平井H1,H2和H3的微地震、压裂及地震数据综合分析了四川盆地W地区下志留统龙马溪组页岩储层特征。由微地震监测数据分析可知,H1井的压裂主要以激活先期天然裂缝为主,H2井的压裂以形成人工压裂裂缝网络为主,H3井的压裂则以激活先期天然裂缝和人工压裂裂缝网络共同出现为主。分析了有无天然裂缝以及天然裂缝与井筒不同产状关系情况下不同的压裂效果,进而评价了3口水平井的压裂效果,H2井压裂效果最好,H3井次之,H1井较差。最后,利用神经网络技术建立了页岩四大主控因素(总含气量、孔隙度、脆性指数和裂缝密度)地质模型,获得页岩产能数据并将其与具有生产测井数据的H1水平井进行了对比,结合微地震压裂数据对H2井、H3井产能进行了预测,预测结果为H2井产能是H3井的2倍,实际生产测试为2.3倍,吻合性好,页岩产能剖面优化了水平井部署、井轨迹设计、压裂方案参数以及更好的完井设计。

深层富有机质页岩孔隙结构分形特征及其地质意义——以四川盆地威远地区下志留统龙马溪组为例

与中、浅层页岩不同,四川盆地南部地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层富有机质页岩经历了复杂的成岩作用,发育不同的孔隙结构,影响页岩气的赋存状态。为了探讨深层富有机质页岩的孔隙结构、分形特征及其对页岩气富集的影响,以该盆地南部威远地区龙马溪组页岩为研究对象,综合运用有机碳分析、X射线衍射、高分辨率扫描电镜和低温氮气吸附等测试手段,定量表征研究区深层富有机质页岩储层的基础参数及其孔隙结构特征;并运用FHH分形理论,结合低温氮气吸附实验,计算页岩孔隙分形维数,讨论孔隙结构的影响因素及其地质意义。研究结果表明:(1)研究区龙马溪组深层页岩有机质含量(TOC)高,平均值为2.04%,石英等脆性矿物含量占38.00%~73.00%;(2)龙马溪组深层页岩储层普遍发育墨水瓶状有机孔、狭缝型或平板状无机孔等,BET比表面积介于1.252~28.676 m^(2)/g,BJH孔体积介于0.013 192~0.063 874 cm^(3)/g;(3)深层页岩孔隙分形具有明显的分段性,分形维数D_(2)>D_(1),孔隙结构受页岩组成控制,分形维数受控于比表面积和孔径,且与TOC密切相关;(4) LM1—LM3笔石带沉积的富有机质硅质页岩TOC高、分形维数D_(1)和D_(2)值大,介孔BET比表面积和BJH孔体积最大,既有较多的气体吸附位点赋存吸附气,又有良好的孔隙空间贮存游离气,是深层页岩气富集的“甜点段”。结论认为,综合页岩品质参数和分形维数特征可有效评价页岩气富集的“甜点段”,并对实现深层页岩气的增储上产具有现实的指导意义。

川南深层奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩裂缝方解石脉对页岩气运移富集的启示

基于岩心、岩石薄片观察,结合阴极发光、同位素地球化学、流体包裹体测试和盆地模拟等技术手段,对四川盆地南部(简称川南)深层奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩裂缝中的方解石脉与页岩气富集关系进行分析。研究表明:构造裂缝方解石脉主要发育在构造起伏较大部位,非构造裂缝方解石脉主要发育在构造平缓部位,前者主要在印支期泸州古隆起形成阶段发育,后者受生烃增压影响主要在生油—生气高峰阶段发育;裂缝受生烃增压影响多次开启—闭合,油气幕式活动被脉体记录,在最大古埋深处地层压力系数可超过2.0,燕山晚期后的地层抬升阶段是页岩气运移活动的关键时期;页岩气顺层理向构造高部位运移,构造起伏越大,页岩气运移活动越剧烈,散失量越大;地层越平缓,页岩气运移活动越弱,散失量越小,因此宽缓向斜核部和宽缓背斜页岩气富集程度最高。该结果可为页岩气生烃、运移与富集的时空匹配关系认识提供重要依据。

页岩气藏经验产量递减分析方法研究现状

为深入研究和推动经验产量递减分析方法在页岩气藏中的应用,对国内外现有经验产量递减分析方法进行了深入广泛调研。从方法来源、基本模型、典型图版、适用条件、局限性及改进方法等方面,对Arps递减、幂指数递减、扩展指数递减和Duong递减等分析方法进行了详细阐述,同时还给出了今后页岩气藏经验产量递减分析方法的研究重点。研究表明:经验产量递减分析方法都具备产量预测和最终可采储量预测功能,只能对井底流动压力恒定或近似恒定条件下的生产数据进行分析,且要求生产数据连续稳定避免长时间关井。不同经验递减分析方法之间最主要的差异是适用流态不同,其中Arps递减和改进双曲递减仅适用于边界主导流,扩展指数递减和Duong递减适用于线性流,改进Duong递减、幂指数递减和改进幂指数递减适用于线性流和边界主导流。准确识别和划分页岩气井流态是经验产量递减分析方法推广应用的关键。国内页岩气井难以实现井底流动压力恒定或近似恒定的生产方式,如何准确将生产数据校正为定压生产条件下的生产数据是下一步经验产量递减分析方法的研究重点。

西部某输气管道弯管穿孔泄漏原因

国内某埋地集输管线服役约15个月后,在管道弯管外弧侧发生穿孔泄漏。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析和物相分析等方法,研究了弯管穿孔的原因。结果表明:硫酸盐还原菌腐蚀是管道弯管处发生腐蚀穿孔的主要原因,弯管外弧侧输送介质的冲刷作用加速了腐蚀坑向穿孔位置的扩展,同时水相中溶解的CO_(2)对腐蚀穿孔也具有促进作用。

页岩气藏长段多簇暂堵体积改造技术

四川盆地志留系龙马溪组页岩地质年代老,优质储层厚度薄,储层压实程度高非均质性强,且经历多期构造运动,地应力复杂且差异大。页岩储层体积改造后,产量取得一定提高,但套管变形率高,单井产量差异大。为进一步提高页岩气藏综合开发效益,在体积改造技术、缝控压裂技术分析的基础上,综合理论模拟与现场试验,系统阐述了威远地区页岩气藏长段多簇暂堵体积改造技术理念与措施。研究结果表明:①“长段短簇”减小流体从基质向裂缝的流动距离,增大压裂裂缝与基质的接触面积;②“暂堵匀扩”保证各簇压裂裂缝有效延伸,“控液增砂”增大人工改造储层渗透率;③通过对簇间距、簇数、暂堵参数与支撑剂用量等核心参数优化,实现人工缝控储量、单井产量与气藏采收率等指标综合提升;④威远页岩气藏现场技术应用后井缝网体积比、改造区域渗透率等关键参数明显增大,裂缝扩展差异系数明显减小,各簇裂缝扩展均匀程度更高,单井产量、EUR、采收率均有较大提升,套变率与丢段率明显下降。结论认为,该技术为威远页岩气开发效益提升提供了技术支撑,为页岩气藏水力压裂技术升级提供参考与借鉴。

页岩气井下油管和地面集输管道腐蚀原因及防护措施

四川页岩气某区块自2017年起采气管线发生4处穿孔,平台地面集输工艺管道出现17处刺漏穿孔,且有多口井油管刺漏穿孔现象,严重影响了页岩气开发和生产的正常进行。为此,通过对管道输送介质、环境分析,腐蚀产物等研究,分析了造成该区块页岩气生产管线腐蚀的主要原因:硫酸盐还原菌(SRB)是导致刺漏穿孔和腐蚀的主要原因; CO_2的影响促进了点蚀的发展,Cl^-影响也促进了腐蚀,同时冲刷作用导致局部区域腐蚀过程加速。最后形成对井筒及地面加注缓蚀杀菌剂工艺,结合对油管加工内防腐涂层、定期清管以及对回用采出水杀菌等措施,实现了对油套管和地面集输管道腐蚀的有效控制。

页岩气水平井重复压裂层段优选与效果评估

对页岩气储层实施初次体积压裂后,生产测井监测显示1/3的射孔簇不产气或产气量较少,而且投产后产量递减也普遍较快。为此,应用微地震解释数据与裂缝网络扩展结果,建立压裂缝网预测模型与压裂井产能预测模型,在综合考虑岩石物性、微地震、生产动态等影响因素的条件下,提出了页岩重复压裂开发潜力评价指数(RDPEI),建立了重复压裂设计与评估方法,实现了针对性的层段优选与评价,并进行了现场应用。研究结果表明:(1)天然裂缝的非均质性导致压裂缝网存在着较大的差异,易形成明显的"死气区",具有较大的重复压裂挖掘潜力;(2)初次压裂裂缝网络受天然裂缝的影响大,裂缝网络主体沿最大水平主应力方向扩展,局部改造段裂缝扩展呈双翼扩展,液体波及裂缝网络长度为地震解释结果的52%~70%;(3)RDPEI模型避免了单因素分析的局限性,实现了对可采性、可压性与重复压裂3类指数的定量预测;(3)实例井重复压裂测试页岩气产量提高了38.9%,1年累计产气量提高了62.5%,增产效果明显。结论认为,重复压裂是提高页岩气单井最终可采储量的有效可行手段,该研究方法为页岩水平井重复压裂层段优选与效果评估提供了理论与技术支撑。

用于薄层油气藏的聚丙烯酰胺全悬浮压裂液

基于薄层油气资源开发中控制缝高和低排量的需求,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基乙基溴化铵(DAMAB)、烷基酚聚氧乙烯醚(NP-10)等为原料,通过水溶液自由基胶束聚合法合成聚丙烯酰胺嵌段共聚物(PMASD)。采用荧光分光光度计、流变仪和扫描电子显微镜研究了PMASD的临界缔合浓度、黏弹性和微观结构;同时,研究了PMASD压裂液的静态、动态携砂性能,并与聚丙烯酰胺滑溜水进行对比;最后,将PMASD压裂液进行了现场应用。结果表明,PMASD压裂液存在胶束结构,临界缔合浓度为0.127%。PMASD压裂液体系表现出较好的黏弹性,线性黏弹区范围为0.01~1.00 Pa,疏水缔合后强度大,抗剪切能力强。在低排量(20 L/min)的注入过程中,PMASD压裂液形成的网络结构呈无规则分布,具有很高的结构强度,可以有效携带支撑剂。PMASD压裂液的静态和动态携砂性能均较好。在砂液体积比为12%的实验条件下,PMASD质量分数≥0.25%(黏度为147 m Pa·s)时,在常温及80℃下均表现出较好的悬浮及携砂能力。相较于聚丙烯酰胺滑溜水,PMASD压裂液的携砂效果同比提高160%。在江苏油田X5-X井现场应用中,以2 m3/min的排量泵入PMASD压裂液,日产液由1.4 t增至6.5 t,日产油由0.6 t增至4.2 t,增产效果明显。全悬浮压裂液PMASD体系能满足薄层油气资源在低施工排量下有效携砂的压裂改造需求。

某页岩气井管柱腐蚀原因分析

国内某页岩气井管柱发生外表面腐蚀失效。采用宏观形貌分析、化学成分分析、金相分析、力学性能测试、扫描电子显微镜、能谱分析及XRD分析等手段,系统研究了油管腐蚀机制。结果表明浅井段油管发生严重局部腐蚀,表面腐蚀产物中存在FeS;深井段油管发生均匀腐蚀,腐蚀产物中未见硫化物,主要为FeCO_(3)。页岩气井下管柱随井深变化展现出不同腐蚀特征,浅井段由于温度较低,硫酸盐还原菌大量繁殖,管柱出现细菌腐蚀;深井段由于环境温度高,有效抑制了硫酸盐还原菌活性,管柱主要呈现CO_(2)造成的均匀腐蚀。建议重点针对浅井段细菌腐蚀开展杀菌防腐措施。

基于机器学习的页岩气井井间干扰评价及预测

页岩气藏井间干扰严重制约气井生产,井间干扰程度评价与预测对页岩气高效开发具有重要意义。现有研究主要聚焦页岩气井间干扰现象、生产动态特征以及数值模拟参数优化等方面,但页岩气井间干扰程度定量评价及预测方面的研究较少,且参数体系不全,难以客观评价页岩气井间干扰程度。因此,采用机器学习方法综合考虑地质参数、压裂参数及生产参数,对A页岩气藏井间干扰程度进行评价及预测。先对初始数据进行数据处理,提高数据质量,然后基于处理后的数据,应用聚类分析及随机森林算法评价及预测Y页岩气井间干扰程度。结果表明:A页岩气藏中井间干扰程度低、中、高的井数占比分别为25.93%、37.03%、37.04%,其中压裂因素对A页岩气藏井间干扰程度评价结果影响最大。调参后的页岩气井间干扰程度预测结果达到92.07%,表明所建立的预测模型可应用于实际页岩气井间干扰程度预测,且模型精确度较高,为页岩气井井间干扰量化评价及预测提供了一种有效手段。

页岩气水平井暂堵球运移特性数值模拟研究

水平井暂堵压裂技术是提高非常规储层改造效果的关键,而暂堵球在水平井中的运移及封堵特性的准确预判是水平井暂堵压裂成功实施的关键。因此,需要利用数值模拟方法模拟暂堵球在水平井的运移和封堵特性。由于CFD-DEM耦合模型能够将暂堵球颗粒视为旋转的球体,实现颗粒与流体之间的双向耦合,因此基于CFD-DEM耦合方法建立了页岩气水平井井筒暂堵模型,分析了暂堵球粒径、压裂泵注排量和暂堵球密度对暂堵球运移和封堵性能的影响,结果表明,对于ϕ139.7 mm的单簇8孔螺旋分布式套管,孔眼与暂堵球直径之比为0.97左右时井筒暂堵效果最好;暂堵球的坐封效率随着泵注排量增大呈先升高后降低的趋势,泵注排量低于6 m^(3)/min时,随着泵注排量增大,暂堵球坐封效率升高;泵排量为4~7 m^(3)/min时,暂堵球的坐封效率较高;低密度暂堵球的坐封效率最高,高密度暂堵球的坐封效率最低;暂堵球最容易坐封在射孔簇后半段孔眼上,也能够坐封在第1个孔眼上。研究结果表明,基于CFD-DEM耦合的页岩气水平井井筒暂堵模型能够实现暂堵球在水平段运移过程的可视化,利用其可预测暂堵球的运移速度及坐封孔眼的位置,为水平井暂堵压裂施工设计提供指导。

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。

威远页岩气区块某平台配液用水与采出水细菌群落演替规律

目的探究在页岩气生产过程中的关键腐蚀细菌,解析其中细菌潜在的演替规律。方法利用16S rRNA高通量测序分析技术对威远地区页岩气某平台配液用水和采出水菌群进行检测。结果清水配液的细菌结构与采出水、回用返排液完全不同,压裂后细菌的丰富度及多样性降低;关键腐蚀细菌包括弓形杆菌属(Arcobacter)、海细菌属(Marinobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)等;清水配液中细菌群落是由嗜温、好氧、硫酸盐还原和产酸等功能较弱的细菌为主,而回用返排液中存在大量具有硫代谢、产酸和产生物膜功能的细菌,经压裂后,采出水中以兼性厌氧、厌氧或严格厌氧,即具有硫酸盐还原、硫还原、硫氧化、产酸、产生物膜、铁还原等功能的细菌为主,并鉴定出部分嗜热细菌。结论可为进一步研究集输管道细菌腐蚀及管道防护提供理论与技术支持。

页岩气生产套管损坏原因浅析与推荐解决方案

页岩气生产套管在压裂施工作业过程中损坏变形,是影响国内页岩气井生产建设的主要原因,分析和明确套损的主要原因是解决套管损坏的重要手段。通过实物试验和有限元计算相结合的方法,分析研究了生产套管承受各种载荷的能力,并根据分析结果,针对性地提出了解决方案。页岩气井生产套管变形是多种复合载荷共同作用下,套管承受的载荷超出管体的极限承载能力所致。选择高钢级生产套管有助于提升套管承受复合载荷能力;复合管串设计可以有效降低高钢级套管的使用成本,降低高风险段的套损率。

四川盆地天然气地球化学特征及成因

本文系统刻画了四川盆地天然气分子和稳定碳-氢同位素组成的空间分布特征,初步分析总结了影响和控制天然气地球化学特征的主要因素。四川盆地不同区块天然气以烃类气体为主,非烃类气体次之。从奥陶系至侏罗系,甲烷稳定碳同位素值逐渐减小,乙烷、丙烷和二氧化碳稳定碳同位素值则逐渐增大,依次呈现出完全倒转、部分倒转和正序排列现象。四川盆地天然气均为热成因气,受有机质热演化程度影响和控制,震旦系至二叠系天然气多为过成熟干气,三叠系和侏罗系部分天然气为原油和凝析油伴生气;侏罗系生气母质以Ⅲ型干酪根为主,其他层系生气母质以Ⅰ/Ⅱ型干酪根为主;干酪根初次裂解气与原油二次裂解气混合现象较为普遍,加之天然气藏经历了多期次构造运动调整改造,气体泄露事件相对频繁,这使得天然气分子和稳定同位素组成多样化,其成因判识复杂化。

石油钻井工程项目成本管理研究

石油钻井工程的工序复杂、工种繁多,具备高投入、高风险的特性,因此,综合分析石油钻进工程项目成本的风险风险因素,并采取针对性的措施加以防范和处理,将会大幅度提升石油开采企业的经济效益。

页岩气田腐蚀工况下L245N钢在含SRB模拟溶液中的腐蚀行为

为了研究四川某页岩气田腐蚀工况条件下硫酸盐还原菌(SRB)对L245N钢的腐蚀行为,通过九组正交试验,研究了L245N钢与流速、CO_(2)、压力以及细菌数量的关系。结果表明:各影响因素排序为流速、细菌数量、CO_(2)、压力,且在低流速高细菌含量条件下,L245N钢腐蚀最严重。后根据正交实验的极端条件,采用失重法及表面分析手段,研究了SRB对L245N钢的腐蚀行为,实验研究发现:L245N钢的腐蚀速率先减小后增大并逐渐趋于平缓,试片浸泡14d后,L245N钢的表面覆盖一层出现裂纹的腐蚀产物膜及生物膜,清洗产物膜后,可在试片表面观察到明显的点蚀坑。