钻井液对致密砂岩储层伤害表征及机理分析——以库车坳陷迪北段阿合组储层为例

致密砂岩储层是我国重要的油气接替领域,有着丰富的资源量。但致密砂岩储层孔喉结构复杂,在钻完井及开采过程中极易受到伤害,导致储层渗透率下降,并最终影响油气的流动和产量。以库车坳陷迪北段阿合组致密砂岩储层为研究对象,利用铸体薄片、XRD等测试,在明确砂岩矿物组分、孔渗特征和储集空间类型的基础上,开展钻井液伤害评价实验,并结合微米CT原位扫描技术,分析钻井液伤害前、后的砂岩孔喉变化特征。结果表明,研究区砂岩平均渗透率为0.92 mD,平均孔隙度为5.84%,孔隙类型以微孔隙为主;钻井液对该储层伤害程度整体偏低,平均伤害率为20.2%。通过机理分析表明,钻井液对储层造成的伤害类型主要为水敏伤害,黏土矿物和砂岩孔喉形态是钻井液对储层造成伤害的主要因素,黏土矿物中的伊/蒙混层含量和储层喉道类型决定了钻井液污染伤害程度。研究结果对于阿合组致密砂岩储层的高效开发具有指导意义。

基于数字岩心的裂缝性碳酸盐岩储层电性数值模拟

岩石导电性特征是储层流体性质评价的重要依据,岩电实验是研究岩石导电性的重要手段。但是,由于碳酸盐岩非均质性较强,难以获得具有不同角度和宽度裂缝的代表性岩心。为此,基于X-CT扫描的碳酸盐岩三维图像,利用分形布朗运动算法加入各种不同宽度和角度的裂缝,构建了含有裂缝的碳酸盐岩三维数字岩心模型,并利用数学形态法模拟了油水分布。在此基础上,利用有限元法开展了导电性模拟,研究了裂缝宽度对地层因素的影响、裂缝宽度对电阻率增大系数的影响及裂缝角度对储层导电性的影响。结果表明,随着总孔隙度的增加,平行于裂缝方向(X方向、Y方向)的胶结指数降低、饱和度指数增加,而垂直于裂缝方向(Z方向)的胶结指数升高、饱和度指数减小;裂缝角度对储层导电性影响较大,导致储层各向异性较强:X方向的地层因素随着裂缝角度的增加而增大;Y方向的地层因素变化幅度较小;Z方向的地层因素随着裂缝角度的增加而减小。研究结果为裂缝性碳酸盐岩储层的勘探提供了重要的参考依据。

有机质类型分异规律及其主控机制——以威远志留系龙马溪组页岩储层为例

页岩储层中的有机质不仅是生成烃类的核心要素,也是生成孔隙的关键因素。前人对于有机质类型的评价表明,不同有机质类型的生烃及成孔能力差异明显。但前人对于有机质类型的识别及评价工作主要以有机地球化学的方式进行有损测试,因此无法在显微尺度上定量评价有机质的类型及含量分布。以四川盆地威远气田志留系龙马溪组页岩储层为例,基于二维大区域多尺度组合电镜成像(MAPS)表征技术重点对有机质富集的龙一_(1)亚段,进行有机质显微组分的图像识别,并运用显微组分分析法定量判别有机质类型,解析其垂向分布规律。研究表明:龙一_(1)亚段有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ_(1)型干酪根为主,其中Ⅱ_(1)型干酪根占主导地位;有机质类型在龙一_(1)亚段层间分布主要受控于沉积环境的差异,其中龙一^(1)_(1)、龙一^(3)_(1)小层发育强滞留缺氧富笔石页岩微相沉积环境,较弱的水动力条件使得层段内富集Ⅰ型和Ⅱ_1型干酪根;而龙一^(2)_(1)、龙一^(4)_(1)小层发育中滞留贫氧含笔石页岩微相沉积环境,较强的水动力条件不利于Ⅰ型和Ⅱ_(1)型干酪根的富集与保存。

页岩储层中颗粒尺寸效应对微裂缝发育的影响:以威远地区志留系龙马溪组页岩储层为例

基于矿物自动识别及分析系统(QEMSCAN)、单轴压缩试验、二维大区域多尺度组合电镜成像(MAPS)技术,由微观扫描图识别微裂缝产出特征及其与矿物颗粒的接触关系,揭示以颗粒粒径为代表的页岩储层微观结构特征对微裂缝产出及延伸特征的影响。研究结果表明:微裂缝的产出除受岩石力学特征等的影响外,粒径较大的脆性矿物颗粒也制约着微裂缝产出效应及延伸程度;页岩储层层理发育,微裂缝大多成层定向排列,且脆性矿物颗粒粒径不均匀处更易发育微裂缝;微裂缝发生转向或分叉,除受裂缝与应力方向的夹角、地应力等宏观因素影响外,微观尺度上,脆性矿物颗粒粒径对其也产生重要影响,即微裂缝会优先沿粒径相对较大的脆性矿物颗粒边缘延伸。

库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组孔缝充填特征及流体来源

塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组为典型的超深层裂缝-孔隙型砂岩储层。通过岩石薄片观察和阴极发光分析对裂缝内充填的碳酸盐脉体和孔隙内赋存的碳酸盐胶结物进行了分析研究,结合微区原位元素测试等技术手段,对比分析了库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组孔缝碳酸盐流体性质、期次和来源等。研究结果表明:(1)库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组孔隙中赋存2期方解石胶结物和2期白云石胶结物;裂缝中充填2期方解石脉体和1期白云石脉体。(2)研究区白垩系巴什基奇克组孔隙中赋存的第Ⅱ期方解石胶结物与裂缝中充填的第Ⅰ期方解石脉体阴极发光均呈橙黄色,且具有相似的稀土配分模式(轻稀土富集,重稀土亏损,δCe弱负异常,δEu明显正异常),显示孔隙和裂缝中存在着同期同源流体,且该期流体的胶结倾向于发生在裂缝内,对裂缝周边孔隙的保存具有建设作用。

超深层碎屑岩储层裂缝充填流体迁移规律--以库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组为例

库车坳陷克深井区白垩系储层是埋深超过6 km的超深层碎屑岩储层,其具有典型的孔缝型储层特征。裂缝的发育与分布是储层储集性能改善的重要因素。深层储层内裂缝体系下流体活动活跃,主要表现为多尺度、多组分、多期次的胶结充填效应,但有关流体的活动特征目前尚未有清晰的认识。综合利用岩心观察、薄片鉴定,阴极发光等研究方法,结合碳、氧同位素实验分析与流体包裹体测温实验,针对研究区裂缝充填情况以及对裂缝充填物的期次分析,明确了克深地区不同井区的充填程度以及充填物的特征规律。研究结果表明:裂缝具有两期方解石充填的特点,两期大规模流体迁移活动均发生在新近纪以来的喜马拉雅运动中期。第1期发生在距今12.2~7.4 Ma,对应地层快速下降再缓慢抬升的过程;第2期发生在5.5~3.8 Ma,地层发生快速沉降,流体进入裂缝发生胶结充填效应。

微孔喉对基质-裂缝介质储渗特征的影响规律研究

选取代表性的砂岩基质样品和裂缝样品,通过微米CT扫描方法分别建立相应的基质和裂缝三维数字岩心。然后,基于相同物理尺寸和分辨率的基质样品数字岩心和裂缝数字岩心,通过布尔叠加算法构建基质-裂缝双重介质数字岩心;同时,基于图像开运算算法进行孔隙体素消除,获取不同微孔喉尺寸的基质数字岩心,并叠加构建不同微孔喉尺寸的基质-裂缝双重数字岩心。最后,基于不同微孔喉尺寸下基质样品和基质-裂缝双重介质样品三维数字岩心,分别计算相应的总孔隙度、连通孔隙度和绝对渗透率,可以发现:微孔喉对基质和基质-裂缝样品的总孔隙度整体贡献较小;微孔喉对基质的连通孔隙度有较大贡献,但对双重介质的连通孔隙度贡献较小;微孔喉对基质的渗透率有重要贡献,对基质-裂缝双重介质的渗透率贡献较小。

基于分子模拟的纳米孔内甲烷吸附与扩散特征

页岩气是目前非常规油气研究热点,加强甲烷渗流机理研究对页岩气藏开发具有重要意义。基于分子动力学模拟甲烷分子在纳米孔隙中的流动行为,构建了狭缝孔隙模型,并在此基础上分析孔径、压力、矿物种类和孔隙含水量对甲烷分子扩散能力的影响,讨论了天然气在微观多孔介质中的扩散规律。研究表明,甲烷分子在温度升高和孔径增大时扩散加快,而在压力增大时扩散变缓。孔隙壁面的矿物类型对甲烷分子的扩散有显著影响,在有机质、石英和高岭石中扩散系数依次减小。石墨烯构成的有机质孔隙对甲烷的吸附能力大于无机孔隙,主要是因为石墨烯特有的结构和光滑的表面对甲烷分子的扩散有促进作用。水分子对甲烷分子的扩散起抑制作用,甲烷的扩散系数随含水量的增加逐步下降,在有机孔隙中水分子以团簇的形式阻碍甲烷分子的扩散,而无机孔隙中水分子则以"水膜"的形式吸附在孔隙壁表面。当无机矿物孔隙内水含量过高(ρ_w≥50%)时,孔隙内的水分子会聚集形成"水桥",导致无机孔隙内甲烷的扩散系数低于有机孔隙。