常温法组合工艺在零散气BOG提氦中的应用研究

针对零散气橇装LNG装置BOG中氦资源回收工艺,在调研国内外常温法提氦工艺技术的基础上,创新性提出了膜分离+变压吸附进行氦气回收的工艺路线。采用模拟计算的方法,对4种工艺的特点和适应性进行了对比分析;建立试验装置,对不同的膜组件进行了不同原料气氦含量、不同进膜压力、不同进膜流量下的试验研究。与传统深冷法提氦工艺相比,常温法提氦的工艺流程缩短、单位产品能耗降低、投资成本明显减少,能较好地适应零散气BOG中氦资源回收的场景。

河流相致密砂岩气地质甜点评价——以四川盆地川中地区侏罗系沙溪庙组二段1亚段为例

四川盆地侏罗系沙溪庙组储层具有孔隙度和渗透率低、非均质性强、砂体叠置关系复杂的特点,导致地质甜点判别困难、预测精度较低。为实现气藏的高效开发,通过分析、研究沉积作用、成岩作用和源-储配置关系对天然气聚集成藏的影响,建立了研究区沙溪庙组二段1亚段致密砂岩气地质甜点评价标准。研究结果表明:①沉积微相和河道类型控制了砂体规模及储层的物性,顺直河或低弯度曲流河边滩砂体厚度大、物性好,是优质储层发育区。②岩浆岩岩屑含量和成岩相不同是导致储层质量差异的主要原因。其中绿泥石胶结相物性最好。③源-储配置关系控制储层中天然气的充注程度,与烃源断层直接相接或距离烃源断层较近的砂体含气性最好。④储层质量和含气性共同控制单井天然气产量。根据研究提出的地质甜点评价标准,将研究区地质甜点分为3类。Ⅰ类甜点主要为顺直河或低弯度曲流河边滩砂体,孔隙度大于12%,渗透率大于0.30×10^(-3)μm^(2),以绿泥石胶结为主,且距烃源断层近,含气性好,含水饱和度小于30%,泊松比小于0.24,单井产气强度大于0.10×10^(4)m^(3)(/d∙m)。Ⅱ类甜点主要为中弯度曲流河砂体,孔隙度10%~12%,渗透率为0.15×10^(-3)~0.30×10^(-3)μm^(2),以伊利石或伊/蒙混层胶结为主,距烃源断层相对较远,含水饱和度为30%~40%,泊松比为0.24~0.25,单井产气强度为0.05×10^(4)~0.10×10^(4)m^(3)(/d∙m)。Ⅲ类甜点主要为小型中弯度曲流河边滩,孔渗性差,主要发育伊利石或伊/蒙混层胶结,且远离烃源断层,含气性较差。

页岩气水平井井筒压降计算新模型

井筒压力计算是气井生产动态分析、优化配产和排水采气设计的基础。页岩气井生产具有井口压力、产量、气液比等参数变化快的特点,全生命周期的井筒压降难以通过现有单一模型准确预测。文章以页岩气水平井为研究对象,开展空气—水两相管流实验,分析了表观气流速、表观液流速、井斜角、管径对持液率的影响规律。基于实验测试数据,引入滑脱速度,建立了实验条件下持液率计算新模型,修正气相/液相无因次准数来实现实验低压向气井高压条件转换。采用Mukherjee&Brill模型计算页岩气井井筒摩阻,形成了页岩气井井筒压力降计算新模型。经页岩气井现场生产数据验证,新模型平均相对百分误差为-5.48%,明显优于常用的气液两相管流模型。该模型对于页岩气水平井高效开发及生产动态分析提供理论技术支撑。

开江-梁平海槽东侧飞仙关组鲕滩气藏成藏主控因素及模式

分布在四川盆地东北部的各个飞仙关组鲕滩圈闭在成藏过程中具有极为相似的地质条件,但不同区块流体性质复杂多变,油气成藏过程差异明显,深化勘探面临瓶颈。为揭示油气成藏机制,基于海槽东侧岩心、薄片观察,结合生物标志化合物、流体包裹体微区测试、构造平衡剖面恢复等手段,认为飞仙关组局限台内相区储层由(膏质)粉晶云岩构成,油气充注不充分;台地边缘相储层由鲕粒云岩组成,经历三期成藏事件:(1)J2到J3早期的古油藏形成阶段,(2)J3到K1的龙潭组生气阶段,(3)K2的古油藏裂解生气阶段。总结提出沉积亚相、储层物性、圈闭形成时期、古今构造搭配关系等5种因素控制了鲕滩气藏成藏过程,形成了4种成藏模式。台地边缘相区作为后续勘探的重点领域,对应其中3种模式:(1)圈闭形成早,古今构造有效搭配,断层未至地表;(2)圈闭被当直达地表的断层破坏,致使油气逃逸;(3)圈闭形成晚于关键成藏事件,古油藏向更高部位发生横向运移。

页岩气排采工艺标准化的实践与思考

页岩气排采工艺标准化是天然气需求量高速增长下的必然趋势,对页岩气排采工艺的选择与实施具有重要的指导意义,满足页岩气高效开发和技术发展的需求。本文聚焦生产问题,立足页岩气生产特征和排采工艺应用情况,着力规范页岩气排采工艺优选与设计、应用与维护以及效果评价,阐述了页岩气排采工艺标准化建设的实践经验与成效;在此基础上,提出了完善页岩气排采工艺标准化建设的思考与意见,为进一步提升标准水平,规范指导页岩气全生命周期排采工艺的选择、实施与效果评价等提供参考。

成岩体系对致密砂岩储层质量的控制——以四川盆地中台山地区须二段为例

为探讨成岩体系对致密砂岩储层质量的控制机理,综合岩心、铸体薄片、阴极发光、X衍射、扫描电镜、包裹体分析、孔渗和三维地震等资料,对四川盆地中台山地区须二段致密砂岩储层成因机制进行了分析。研究发现中台1井须二段主要发育长石石英砂岩、文探1井须二段主要发育岩屑石英砂岩,储集空间主要为长石和岩屑粒内溶孔,孔隙度多<8%,渗透率多<1×10^(-3)μm^(2);须二段砂岩经历压实、胶结、溶蚀和交代等成岩作用;中台1井须二段断裂发育,早期石英胶结物主要充填粒间及早期裂缝且成岩流体古盐度多<20%,晚期裂缝多被晚期硅质和方解石胶结物全充填且成岩流体古盐度多>20%;文探1井须二段断裂不发育,主要发育早期方解石和石英胶结且成岩流体古盐度多>20%;中台1井和文探1井均可见次生溶蚀产物,硅质与黏土胶结物多伴生出现,并普遍充填粒内溶孔或粒间孔,表现出次生溶蚀产物短距离迁移特征。研究表明中台1井早期为开放性成岩体系,晚期为封闭性成岩体系,而文探1井主要表现为封闭性成岩体系;开放体系下次生溶蚀产物能通过裂缝向外迁移产生孔隙度净增量,能有效改善储层质量,而封闭体系下次生溶蚀产物不能向外界迁移仍胶结充填于储层孔隙中,仅为储层孔隙空间再分配,储层孔隙度无净增量,质量无明显改善;中台山地区须二段致密砂岩储层受成岩体系演化控制,早期开放体系有利于储层质量改善,晚期封闭体系有利于早期形成储层的保存,裂缝的开启与封闭是影响成岩体系的关键因素。

气井零液流量流动模拟实验及模型应用研究

气井零液流量流动是积液气井中一种特殊的流动现象,准确认识零液流量流动规律对于揭示气井积液机理、判断气井积液程度、指导积液气井气举和泡排等排采工艺设计及优化至关重要,但目前缺乏相关深入全面的实验研究和理论模型。为此,文章基于所搭建可视化实验装置开展了零液流量流动实验,建立了零液流量持液率模型和气井井筒积液高度预测方法。结果表明:零液流量流动时存在泡状流、段塞流和搅动流三种流型;油管尺寸一定时,静液柱高度对持液率无影响,其值仅与气流速相关;新建零液流量流动持液率模型与实验误差为仅为3.5%,与实际气井误差为8.7%,能够准确地运用于实际积液气井压力预测。新模型及积液高度预测方法可为现场气井积液程度判断提供理论依据,为实施排采工艺的积液气井提供重要指导作用。

页岩气除砂器前管段双弯头冲蚀研究

为研究页岩气除砂器前的管段冲蚀问题,针对除砂器前管道建立双弯头模型,在该模型基础上利用页岩气典型工况数据研究气体流速以及砂量对弯头冲蚀的影响。研究表明双弯头冲蚀在上下弯头以及上弯头与直管段连接部位较为严重,冲蚀部位主要发生在弯头外拱内壁的后半部分。冲蚀速率随速度、砂量的增大而增大,为减小除砂器入口前管段的冲蚀,建议采用井下节流以减少砂量降低流速,避免发生严重的冲蚀现象。

页岩纹层与破裂方式实验研究

页岩纹层发育,微观非均质性强,页岩破裂方式受多种因素控制。以川南地区X101井龙马溪组深层页岩为研究对象,利用岩芯、薄片、测井资料、X-射线衍射与CT扫描等手段,结合单轴压缩与常规三轴压缩实验,系统研究了页岩破裂方式与纹层产状、矿物组成的关系。结果表明,主压应力垂直纹层方向的单轴压缩岩样形成张拉劈裂破坏,产生80°左右的垂直缝;三轴压缩实验中,主压应力垂直于纹层的岩样形成剪切破坏,裂缝与纹层以45°∼65°高角度斜交,主压应力与纹层45°斜交的岩样以沿纹层面的剪切滑移破坏为主,主压应力平行纹层的岩样产生共轭剪切破坏,两者形成的裂缝与纹层呈10°∼45°低角度斜交。对于不同纹层倾角的岩样,杨氏模量均与石英含量呈显著正相关,与黏土矿物呈显著负相关的关系,抗压强度与石英、黏土矿物含量的相关性受不同纹层倾角的影响。硅质纹层发育单层厚度大将增强页岩力学性质。

长宁地区富有机质页岩脆性及与裂缝发育关系

页岩的脆性控制着裂缝的形成和演化,对页岩气层的体积改造和页岩气的增产极为关键。以川南长宁地区龙马溪组页岩为例,通过岩石矿物、地球化学和岩石力学等实验对龙一_(1)亚段的矿物组分、有机地球化学、孔隙裂缝结构以及力学性质进行测试,分析不同脆性矿物、有机质以及埋深的页岩脆性特征及其与裂缝发育的关系。结果表明,龙一_(1)亚段脆性最高者为富有机质硅质页岩岩相,石英、长石和黄铁矿等脆性矿物的总含量大于50%,它们能够调节岩石断块的剪切滑移,所积累的能量大于完成岩石整体剪切破坏过程所需的能量;有机质及其在成熟过程中所产生的有机孔隙与微裂缝可促进裂缝的拓展、贯通以及连接,有机碳含量越高,裂缝系统越发育;随着埋深增加,页岩的脆性下降,岩石破裂模式由复杂的劈裂型向单一的剪切型转变;龙一1^(1)、龙一1^(2)小层脆性矿物和有机碳含量最高,脆性指数分别达到了61.31%和60.70%,为压裂甜点层段。

川中地区中二叠统栖霞组滩控岩溶型白云岩储层特征及主控因素

四川盆地中部地区栖霞组的白云岩是该区主要储层,储层成因的主流观点是热液白云岩化。目前勘探实践发现,优质储渗体形成与早期相控岩溶作用有关。通过取芯及测录井资料进行了详细分析,研究结果表明,该类白云岩储层主要位于栖霞组中上部颗粒滩发育的地层中,按其宏微观产出状态可分为溶斑状云岩、溶洞充填云岩、针孔状基质云岩和致密基质云岩。储集岩物性以溶洞充填云岩最佳,储层类型属裂缝—孔洞型储层。进一步分析显示:研究区栖霞组滩相地层沉积后随即经历了一定时间的整体抬升暴露,期间接受早成岩期岩溶作用,形成了具相控特征的岩溶系统,早期淡水岩溶作用是优质孔洞型储层形成的关键。在中二叠沉积期后不久的东吴运动高峰期,热液流体上涌将岩溶系统及其部分围岩交代为白云岩。由于岩溶系统内部保留了较多的残余自由空间,经热液白云岩化调整后形成的白云石更为自形,且保存了较多的晶间孔隙。而相比之下,岩溶系统基岩已在早期埋藏中趋于致密,云化后形成的云岩物性较差。仅有部分颗粒岩仍然保留了一定的原始孔隙,云化后针孔较为发育。栖霞组白云岩储层具有相控性,规模性和继承性三大发育特点。提出优质储层分布受控于岩溶系统,为区内栖霞组白云岩储层成因提供了新的思路,对该区储层分布预测及进一步的勘探部署也具一定指导意义。

低压、小井眼、深井砂埋射孔枪打捞技术——以PX3井为例

PX3井采用深井常见的Φ177.8 mm油层套管+Φ127 mm尾管悬挂的井身结构,修井面临压力系数低、井深、小井眼段(Φ127 mm尾管)有砂埋Φ89 mm射孔枪管柱的难题,类似修井成功先例少。由于射孔枪砂埋牢固,在震击器整体震击解卡无效的情况下,通过采用薄壁铣筒在不破坏射孔枪本体的情况下进行套铣解卡,使环空中板结的砂埋层松动而达到解卡目的,最大程度地减少新增碎片,避免工具管柱遇卡风险;当套铣解卡至单根射孔枪接头位置创造有利倒扣条件后,再下入打捞工具对解卡后的单根射孔枪进行倒扣打捞,如此往复直至处理完全部射孔枪,避免开展大扭矩倒扣作业所面临的扭断钻具风险。针对低压漏失井无法建立循环的情况下,通过“局部循环+大口径捞杯”的方式减少随钻捕捞作业中产生的碎片,保障井筒清洁,进一步提高套铣解卡的成功率。通过“分段套铣解卡+打捞”的思路,配合井筒清洁方面的保障,成功打捞出该井Φ127 mm尾管内全部射孔枪,突破了低压深井小井眼修井技术瓶颈,为同类修井作业提供经验和施工案例。

钢质气管线覆土层厚度检测方法的应用研究

管线覆土层厚度检测是管线定期检验的重要环节,是防止管线泄漏发生的基础手段之一。在某些特殊地形管段中,管线深度可能超过30m,选择合适的技术手段,准确测量此类管段覆土层厚度,对保障管线安全、降低检测成本、提高工作效率具有重要意义。针对交变感应法管线覆土层厚度检测技术的两种方法,从技术原理展开研究,对比分析两种方法在不同深度范围的精度情况,分析各自技术优缺点,最终提出双探头法和单探头法的适用范围,为油气管线覆土层厚度检测提供技术支撑。

四川盆地龙女寺构造龙王庙组储层特征及地震响应

2005年威远构造威寒1井龙王庙组获11×10^4m^3/d的测试产量揭示了四川盆地内部龙王庙组勘探的突破。随着勘探的深入,川中磨溪-高石梯地区多口百万立方米气井的获得证实了龙王庙组巨大的勘探潜力。然而,龙女寺构造龙王庙组储层发育情况展现出与磨溪-高石梯(高磨主体)地区较大的差异,以传统"亮点"反射模式作为储层预测的指导思想已经无法满足现今勘探的需要。以龙女寺构造龙王庙组储层为例,借助已有岩心、薄片、测录井及地震资料,对区内龙王庙组储层与高磨主体地区龙王庙组储层进行对比研究,同时对储层的地震响应进行进一步的探索。研究表明:研究区龙王庙组发育局限台地沉积,颗粒滩相作为储层发育的最有利相带,最主要的储集岩类为颗粒云岩及晶粒云岩,储集空间包括粒间(溶)孔、晶间(溶)孔、溶洞等;研究区内储层表现出低孔低渗的特征,非均质性强,纵向展布差异大,横向可对比性差。对比分析"亮点"反射模式,采用波形聚类属性对储层进行平面分布预测,明确不同储层发育情况对应的波形特征。Ⅰ类波形对应于储层发育于顶部,储层厚度>30 m;Ⅱ类波形对应于储层发育于中部,储层厚度>20 m,或顶部中部发育2套相距20 m左右、厚度15 m左右的储层;Ⅰ、Ⅱ类波形为储层发育有利波形;Ⅲ类波形对应储层较薄(<5 m)且储层呈薄互层状发育或储层欠发育;Ⅳ类波形对应储层欠发育;Ⅲ、Ⅳ类波形为储层发育不利波形。该方法可有效地规避"假亮点"反射,预测结果与沉积相发育特征及实钻井储层发育情况吻合率高。

泸州区块深层页岩裂缝脉体发育特征及成脉流体活动

裂缝脉体中蕴藏着天然裂缝演化与古流体充注活动等重要信息,对于深层页岩气保存条件也有指示意义.针对泸州区块龙马溪组深层页岩裂缝脉体,综合运用光学薄片、阴极发光、流体包裹体及微区原位等分析手段,分析了裂缝脉体的发育特征,研究了成脉流体活动及其成岩环境演化,探讨了页岩气保存条件.研究发现,深层页岩裂缝脉体主要为石英与白云石或方解石组成的复合脉体,不同矿物之间表现出较复杂的切割关系,盐水包裹体与高密度甲烷包裹体大量发育,且裂缝脉体主要形成于还原性环境.整体看来,构造抬升背景下,深层页岩裂缝开始形成且处于不断开启或闭合过程,3期不同性质的古流体多次充注胶结,较封闭的成岩体系对深层页岩气的保存有利.

天然气储气库往复式压缩机异常磨损分析和控制

“十四五”期间全国天然气管网已形成了互联互通,但管输气质更加复杂,一定量的粉尘广泛存在于天然气管道中,导致储气库往复式压缩机压缩缸发生异常磨损。基于切向撞击能量模型,结合现场测量和计算流体力学动网格方法,明确了压缩缸磨损特性。结果表明,压缩缸内润滑油与粉尘混合后形成研磨膏,随着粉尘质量浓度从0.01%增至3.00%,研磨膏黏度从4.51×10^(5)mPa·s增加至1.27×10^(6)mPa·s,密度从890 kg/m^(3)增至980 kg/m^(3);压缩缸磨损多发生在其12点和6点钟方向,当活塞在行程的两侧时,压缩缸内剪切应力和磨损速率最小,当活塞位于行程中点时,压缩缸内剪切应力和磨损速率最大;发现对于每1000 h运行不需修复压缩缸(磨损量小于0.13 mm),粉尘质量浓度宜控制在0.60%以下,每5000 h和每10000 h运行不需更换压缩缸(磨损量小于1.16 mm),粉尘质量浓度应分别控制在1.30%和0.40%以下;当粉尘质量浓度为0.01%时,磨损速率随润滑油黏度降低而降低,当粉尘质量浓度为0.51%和1.00%时,当润滑油黏度在2.59×10^(5),2.21×10^(5),1.97×10^(5)mPa·s时,计算磨损速率随黏度降低陡然增大。