缝洞型油气藏物理模拟试验方法研究

在钻完井、调剖堵水、重复压裂等各种工艺措施实施前,一般都要在室内对各种工作流体进行物理模拟试验来评价其应用性能,以完善工作液的配方和施工工艺,而裂缝性油气藏裂缝的产状、开度、方位等参数对工程实施效果有直接影响。因此,在室内对岩心造缝使之能更真实地模拟地层显得尤为重要。介绍了各种岩心造缝方法,分析了各自的优缺点,最后结合建立碳酸盐岩缝洞型油气藏物理模型的难点,提出了一种新颖的缝洞微观物理模型,并进行了微观物理模拟试验,结果表明,该模型可较好地描绘凝胶堵水后水驱残余油的动态过程,这对认识缝洞性油气藏的封堵机理和研究水驱提高采收率的机理具有一定的指导意义。

青藏高原羌塘盆地沉积和油气地质(前言)

羌塘盆地是我国陆上新区勘探程度最低、面积最大、地层序列最完整的中生代海相含油气盆地。大地构造位置上,羌塘盆地位于特提斯—喜马拉雅构造域之东段,与之毗邻的西段是著名的中东油气田,东南段则是东南亚油气区。这一大地构造背景,使得羌塘盆地油气远景备受广大石油地质工作者的高度关注(王成善等,1996)。国家对青藏高原油气普查与油气资源战略调查工作非常重视。

论羌塘盆地油气勘探前景

羌塘盆地与中东油气区同属于特提斯构造域,是我国陆上新区面积最大的海相盆地。近20年来,我国油气地质工作者在条件极其艰苦的藏北高原开展了系统的油气地质调查和研究工作,完成了从含油气盆地分析到资源潜力评价、战略选区、靶区预测、井位论证及实施科探井的全过程,获得了一系列新发现和新认识,提出了羌塘盆地是我国最有希望取得突破的油气勘探新区。但是,对上述认识也还存在不同的看法,特别是对油气保存条件和盆地生烃潜力,还存在"好"与"不好"两种截然不同的观点。本文根据最近完成的羌塘盆地科探井工程(羌科-1井)及其配套的地质—地球物理工作所取得的最新资料,结合近20年来羌塘盆地油气地质调查所取得的成果,重点围绕烃源岩与保存条件这两个方面,对羌塘盆地油气地质特征进行论述,力求客观、准确评价羌塘盆地油气保存条件,同时分析、预测了盆地生烃潜力及油气远景,并提出下一步油气勘探建议,以期持续推进羌塘盆地未来油气勘探工作,早日实现盆地油气勘探重大突破。

高温损伤岩石高压CO_(2)射流PDC齿联合破岩研究

欠平衡气体相比传统钻井液钻井技术,可提高机械钻速、减少和避免井漏和压差卡钻事故的发生。欠平衡钻井的井筒多相流及控压钻井工艺研究较为完善,但是围绕油气井欠平衡钻井中的CO_(2)气体射流-PDC齿联合破碎高温岩石问题尚不明确。通过单轴压缩与巴西劈裂试验测试高温损伤后岩石力学特性,然后在高压CO_(2)射流-PDC齿切削破岩试验破岩系统上进行联合破碎高温损伤后岩石试验,研究其破岩规律与切削力变化。力学特性测试试验结果表明,随加热温度的增大,砂岩加热后抗拉强度先减小后陡增,抗压强度先减小再增大。切削力与岩石力学参数相关性分析显示,岩石弹性模量与切削力关联度较强。联合破碎岩石的试验结果表明,高压CO_(2)射流能对岩石进行预打击,且射流强化齿前岩屑运移和齿后岩屑的排出,显著降低切削齿阻力,降低破碎岩石所需的切削力。进一步研究岩石加热温度、射流压力和喷嘴直径等工况参数的影响,当流体压力、喷嘴直径、射流温度分别为20 MPa、2 mm、45℃时,射流对砂岩的打击、携岩效果良好,切削力小,有利于破岩。本研究对指导高温井气体钻井技术和配套钻头研发具有重要指导意义。

考虑储层孔隙结构的岩石导电机制研究

经典Archie公式解决了测井数据的定量计算问题,但是,Archie公式只能用于孔隙结构相对简单的储层.面对日益复杂的油气勘探对象,Archie公式的计算精度受到一定的限制.本次研究,应用球管模型方法,针对不同孔隙结构研究了岩石饱和盐水及饱和油气时的导电性质,得到了不同孔隙结构、具有不同流体饱和度时岩石导电性的数值模拟结果.本次研究的数值模拟结果证明岩石孔隙结构是导致岩电实验数据发散现象的因素之一,对比孔隙结构不同而饱和度相同岩石的导电性质,证明复杂孔隙结构是形成低电阻油层的重要因素.

致密砂砾岩矿物与超临界CO2和地层水相互作用

为研究致密砂砾岩油藏CO2注入后与岩石和地层水的相互作用,根据M油田砂砾岩致密油藏全岩X-射线衍射(XRD)分析结果,选取方解石、长石、高岭石、伊利石4种矿物,利用超临界CO2高温高压反应釜模拟地层条件(70℃、20 MPa),通过实验前后XRD、扫描电镜、反应液离子成分及浓度的变化,研究了CO2-岩石矿物、CO2-地层水-岩石矿物的相互作用。结果表明,干燥纯CO2与岩石矿物仅发生物理变化,在地层水中CO2与岩石矿物发生明显的物理化学变化,反应强弱关系为方解石>伊利石>长石>高岭石,反应液中离子浓度亦发生了明显变化。CO2注入储层后,先与水作用,再与地层水中的离子作用,最后与岩石矿物发生化学反应。

页岩气井钻井过程中套管磨损的计算分析

针对页岩气井钻井过程中套管磨损可能导致套管抗内压强度和抗挤强度降低的问题,建立了钻杆与套管磨损的计算模型。分析了页岩气井钻井过程中套管磨损机理,研究了套管钢级、井眼曲率、钻井时间、钻杆拉力等因素对套管磨损的影响。并对水基钻井液和油基钻井液2种不同磨损条件下,不同钢级套管磨损进行了研究。结果表明,套管钢级越高,磨损厚度越大,套管模损在水基钻井液比在油基钻井液中严重,在4个影响因素中,井眼曲率影响最为严重。研究结果为预测页岩气井中套管磨损提供了理论依据及试验指导。

聚集行为对聚合物溶液性能的影响研究

聚合物的聚集行为影响着聚合物溶液性能,从而影响其应用效果。对比分析了三种不同聚集行为的聚合物流变性、黏弹性、水动力学尺寸、吸附滞留等方面性能。结果表明,聚合物的空间聚集行为越强,分子间的相互作用力越大,表现出更为明显的黏弹性能和更大的水动力学尺寸。“链束”状聚集行为的疏水改性部分水解聚丙烯酰胺(HMPAM)呈现多分子层的吸附特征,吸附量最大,能够逐步降低驱替相渗透率以改善波及效率;“团簇”状聚集行为的支化聚合物(DHAP)由于分子间强作用力而影响了其吸附层厚度,同时保留了溶液的有效应用浓度,使其在多孔介质中具备较大的水动力学尺寸和弹性性能,通过孔喉处的滞留建立更高的阻力系数(RF)和残余阻力系数(RRF),达到改善波及的目的。聚合物的聚集行为特征影响着聚合物的应用方式。

基于有限元裂缝网络的压裂液滤失模拟

压裂液滤失速度是水力压裂设计分析中的重要参数之一,对于裂缝性储层,它可以用裂缝型储集层压裂液滤失数学模型来计算,但是现有的压裂液滤失数学模型并没有考虑天然裂缝呈不规则网络分布且形态复杂这些因素对滤失的影响。因此,在考虑这些因素的前提下,以压裂液沿着天然裂缝向基质渗滤为基础,建立了裂缝网络的等效连续介质滤失模型,运用有限元方法求得了数值解。新方法能模拟复杂裂缝形态对滤失过程中压力分布的影响,克服了传统方法不能模拟裂缝弯曲、相交、方位变化等对滤失影响的局限。

黏土矿物对三元复合体系驱油效果的影响

为研究黏土矿物含量对大庆三类油层油藏三元复合驱驱油效果的影响,采用孔隙度和渗透率相近、但黏土矿物含量不同的天然岩心开展驱油实验,并对实验前后的岩心进行核磁共振、X射线衍射分析及产出液乳化粒径测试。结果表明,随着黏土矿物含量逐渐增大,三元复合驱提高原油采收率幅度先增加后降低。在黏土矿物含量为9.5%时,三元复合驱采收率增幅(15.7%)最大。产出液中存在明显的乳化现象,黏土矿物含量由2.3%增至9.6%时,乳状液由油包水型转变为水包油型,粒径不断变小。黏土矿物含量越高,矿物中的高岭石越容易发生运移,使岩心孔喉变大并形成特定渗流通道,导致水驱效果变差,总采收率降低。黏土矿物的含量对大庆油田三元复合驱的驱油效果存在较大影响,主要通过改变产出液乳状液类型、粒径和矿物发生运移后岩心孔喉大小影响水驱及三元复合驱原油采出程度,进而改变最终采收率。

蒸汽驱稠油井防汽窜高温凝胶调堵体系试验研究

为了提高腐殖酸钠调堵剂在注蒸汽高温条件下的性能,对控制汽窜高温凝胶调堵体系进行了研究。将腐殖酸钠进行硝化处理,并辅以交联剂,以具有较长的成胶时间和较高的成胶强度为标准,考察了硝基腐殖酸钠、甲醛和间苯二酚的质量分数,盐质量浓度及pH值对凝胶调堵体系性能的影响,从而配制出具有耐高温性能的硝基腐植酸钠凝胶调堵体系,并通过试验对其性能进行评价。控制汽窜高温凝胶调堵体系的最佳配方为1.5%～2.5%甲醛+1.0%～2.0%间苯二酚+8.0%～10.0%硝基腐殖酸钠。该调堵体系具有很好的抗盐特性及耐温性能,质量浓度10 000mg/L NaCl和质量浓度4 000mg/L CaCl2对其性能影响不大,最高可耐290℃的高温。该调堵体系对不同渗透率的岩心都具有良好的封堵效果,封堵率在95%左右,能选择封堵高渗透层,起到调剖堵水的作用。这表明该凝胶调堵体系能封堵高渗透层,起到调剖的作用,能满足蒸汽驱稠油井防汽窜的要求。

三元复合驱中金属表面结垢探讨

综述了三元复合驱工艺中地层和采油装备表面严重的结垢问题及其危害。基于三元复合驱中结垢的原因、污垢的构成及组织分析以及结垢过程的影响因素,对采油装备表面污垢产生机理的研究前景和解决方案进行了探讨,指出今后采油装备表面防垢研究的发展方向。

西藏羌塘盆地古近纪康托组沉积物源及构造背景分析

沉积岩中的主微量元素和稀土元素特征可以指示其物源、构造背景和沉积环境等。康托组地层沉积时代为古近纪,是青藏高原早期隆升后首先沉积的陆相碎屑岩,对该地层的物源信息及构造背景分析对于研究羌塘盆地新生代演化和高原隆升过程具有积极意义。本文对羌塘盆地半岛湖地区康托组地层进行了地层学、岩石学、元素地球化学和黏土含量分析,研究了其物源特征及构造背景。研究区康托组主要为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,分选性和磨圆度较差,发育平行层理。对17件样品进行元素地球化学分析测试,结果显示中等的化学蚀变指数CIA值(69.57~80.81),较高的化学风化指数CIW值(81.07~95.02)和斜长石风化指数PIA值(77.32~93.96),表明物源区整体经历了较强的化学风化作用。Th/U、Sc/Th、Rb/Sr等微量元素比值接近大陆上地壳值,结合稀土元素的配分模式,表明近源快速堆积的特点。根据TiO_(2)/Zr、Co/Th、La/Sc、Th/Sc、Cr/Zr值和δEu、δCe的负异常,结合相关判别图解说明康托组物源主要来自于长英质岩石。La—Th—Sc、Th—Sc—Zr/10、TiO_(2)—Fe_(2)O_(3)^(T)+MgO、Al_(2)O_(3)/SiO_(2)—Fe_(2)O_(3)^(T)+MgO和主量元素双因素构造判别图解表明物源区主要为被动大陆边缘。结合构造演化分析,指示了半岛湖地区康托组形成于陆内沉积环境。

四川盆地城口地区下寒武统水井沱组有机质富集控制因素

【目的】四川盆地下寒武统水井沱组黑色页岩是四川盆地重要的烃源岩和页岩气勘探层位,但目前对该黑色页岩有机质富集机理还存在不同的看法。【方法】通过对川东北城口地区下寒武统水井沱组下部黑色页岩的沉积相与沉积微相分析、环境成因草莓状黄铁矿形态与粒径变化规律研究,结合黑色页岩总有机碳含量、主量元素、微量元素等地球化学数据分析,重建了四川盆地东北部水井沱组沉积期古地理、古环境演化模式,探讨了有机质富集主控因素与形成机制。【结果】水井沱组黑色页岩可以划分出与深水陆棚—斜坡环境有关的五个沉积微相。生产力指标BaXS、P/Ti及陆源碎屑输入指标Ti、Al表明,水井沱组黑色页岩沉积环境处于较低的古生产力水平,陆源碎屑输入较稳定且与TOC没有明显相关性。因此,古海洋初级生产力及陆源碎屑输入不是水井沱组黑色页岩有机质富集的主控因素。氧化还原敏感元素指标U/Th、UEF、MoEF及草莓状黄铁矿研究表明,有机质含量与古水体氧化还原指标呈明显正相关,指示下寒武统水井坨组有机质富集主要受到水体氧化还原条件变化的控制。【结论】基于底水氧化还原条件变化规律、沉积相及沉积充填演化序列等认识,认为寒武纪第二阶—第三阶(529~514 Ma)时期,水井沱组黑色页岩有机质富集受大规模海侵事件导致的底水氧化还原条件波动控制,并提出了有机质富集模式。