四川盆地南部地区五峰组—龙马溪组深层页岩气富集控制因素新认识

近年来,随着四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发迈向深层(埋深介于3500~4500 m),在四川盆地南部(下文简称川南)地区的泸州、长宁和渝西等区块深层页岩气不断取得了重要突破,展现了深层页岩气良好的开发前景。为了准确认识川南地区深层页岩在局部地区出现的低电阻率、高含水饱和度、测试微气现象,分别从页岩有机质成熟演化、页岩气源内运移特征和区域多期断裂活动影响等3个方面系统地分析了页岩气富集控制因素。研究结果表明:①高—过成熟度有机质石墨化造成了页岩电阻率和含气量明显降低,在有机质成熟度(Ro)大于3.6%以后,有机质生气能力衰竭,颗粒孔隙度明显降低,含水饱和度明显升高;②页岩气存在“源内侧向运移”特征,含气性与现今构造区带构造位置相对高低相关,表现为相对海拔高部位含气饱和度高,相对海拔低部位含气饱和度低;③Ⅰ级断裂对天然气的散失有显著的控制作用,建议距离Ⅰ级断裂1.5 km范围内勿部署实施井位,Ⅱ级断裂对含气性影响范围有限,距离Ⅱ级断层700 m以外时对页岩气体积压裂的影响较小。结论认为,充分考虑页岩有机质热演化程度、构造位置相对高低关系以及断裂发育特征等因素对深层页岩气富集的影响,有利于完善深层页岩气评价标准,对认识深层页岩气资源潜力以及优选有利区,具有重要现实意义,并可为推动实现深层页岩气规模增储和效益开发提供理论支撑。

页岩气开采往复式压缩机管路系统气流脉动优化与结构振动安全评价

页岩气开采往复式压缩机管路系统长期受到气缸排出的高压脉动气体冲击载荷,引发受迫振动,严重影响开采效率与人员安全。针对脉动最为剧烈的二级排气管路,运用有限元仿真方法,分析气流脉动超标情况,掌握气流脉动变化规律,采用正交试验方法,开展气流脉动优化研究,掌握了不同孔板孔径比对管路系统气流脉动的影响规律。结果表明,缓冲罐出入口管道孔板孔径比分别为0.4与0.45时,管路系统气流脉动抑制效果最优。据此,结合气流脉动周期性激励特点,建立了管路系统结构动态振动仿真模型,采用双向流固耦合方法,评价管路系统振动安全性能。优化后管路系统气流脉动幅值仅为API 618标准的18.50%,相比原模型减小了87.98%,且优化后管路系统振动安全,数值模拟与现场试验最大误差为振动位移误差12.14%,符合工程误差要求。

岩石热解实验在页岩油储层含油性评价中的应用——以川东北地区侏罗系凉高山组为例

页岩油是保障国家长期稳产和上产的重要战略资源,含油性及可动性评价在页岩油勘探甜点预测中具有重要指导意义。采用液氮冷冻取制样和岩石热解实验方法,对川东北地区侏罗系凉高山组页岩油层系开展含油性及可动性评价实验研究和含油性影响因素分析,取得以下4点认识:(1)液氮冷冻取制样技术可有效避免样品中的轻烃损失,所获含油性参数可更为真实地反映储层含油性;(2)分段岩石热解方法可通过游离油、束缚油及固态烃含量表征储层含油性,并通过最大可动油量占比(游离油含量/总含油量)表征原油可动性;(3)凉高山组页岩油储层含油性和可动性受有机质丰度、成熟度、岩性和烃源体系的运移排烃及烃类运聚作用的共同影响,有机质丰度越大储层含油性越好,成熟度越高原油可动性越强,但储层含油性越好和可动性越强,原油越容易在储层中发生短距离运聚现象,从而改变储层含油性;(4)综合分析凉一段、凉三段的含油性、可动性、地球化学特征、物性和页岩油井的开发需求,发现凉一段为优质页岩油勘探层段。岩石热解实验手段为页岩油含油性及可动性评价提供了新思路和新方法,可有效支撑页岩油甜点区预测和开发方案设计。

基于改进的BET多层吸附模型的深层页岩吸附气含量测井评价方法

含气量是页岩储层评价的一项关键指标,页岩含气量受温度-压力耦合影响,特别在地层压力较高情况下,准确预测页岩储层吸附气含量较为困难。针对深层页岩气储层高温高压环境下甲烷吸附特性,提出了改进的BET多层吸附模型,建立了一套深层页岩储层吸附气含量测井评价方法。应用该方法对川南深层页岩储层进行含气量评价,结果表明:利用改进的BET多层吸附模型计算的吸附气含量更符合实际地质情况,结合相应层段游离气含量,计算所得的页岩总含气量精度较高,且与现场保压取心获取的总含气量较为一致。基于改进的BET多层吸附模型的吸附气含量评价方法在川南深层页岩气区块具有较好的适应性,可为深层页岩地质甜点评价和资源潜力分析提供技术支撑。

四川盆地页岩气储层含气量的测井评价方法

含气量是页岩气储层评价的一项重要参数指标,其值的高低直接影响着页岩气区块是否具有工业开采价值。而页岩气含气量主要由吸附气和游离气组成,其影响因素较多,包括孔隙度、含气饱和度、地层压力、地层温度、总有机碳含量等。为此,针对四川盆地蜀南地区下志留统龙马溪组页岩气储层开展综合研究,形成了一套系统的页岩气储层含气量测井评价方法 :(1)通过页岩岩心等温吸附实验,建立了兰格缪尔方程关键参数计算模型,并对吸附气含量主要影响因素地层温度、地层压力、有机碳含量进行分析及校正,提高了吸附气含量计算精度;(2)开展页岩储层孔隙度和含水饱和度精细评价,为精确计算游离气含量奠定了基础;(3)由于吸附态甲烷占据一定孔隙空间,扣除吸附气体积影响后,总含气量计算精度较高,与岩心分析数据具有较好的一致性。通过实验与理论的结合,所形成的四川盆地页岩气储层含气量评价方法在该区块具有较好的适应性,为现场试油层位的优选和区块资源潜力评价提供有效的技术支撑。

页岩气测井评价方法研究——以四川盆地蜀南地区为例

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,目前国内对页岩气储层测井评价方法的研究还处于起步阶段。在对国内外页岩气储层测井评价方法调研的基础上,根据岩心分析资料,建立了四川盆地蜀南地区页岩气测井评价岩石物理模型。通过开展总有机碳含量、吸附气含量及游离气含量等计算方法的研究,形成了针对四川盆地蜀南地区页岩气储层关键参数的计算方法,并开发了相应的测井解释模块,建立了一套系统的页岩气储层测井评价方法。该方法支撑了页岩气试油层段及储层改造措施优选,为四川盆地页岩气藏的勘探开发提供了技术保障。

川中地区大安寨段页岩油储层可压性评价实验

川中大安寨段页岩油储层主要发育在大二亚段,资源基础丰富,勘探开发潜力大,但工程地质特征及可压性评价手段不明确。为建立可压性评价方法、优化储层改造对策及工艺技术,开展了一系列储层工程地质特征实验,结果表明:川中大安寨以页岩和灰岩互层为主,有机碳含量相对较低,脆性矿物含量大于50%,孔隙度平均为5.9%,孔隙主要集中在0.001~0.1μm范围,发育有微米级孔隙;矿物组分以石英、白云石和方解石为主,平均黏土矿物含量41%,平均岩石力学脆性指数为58.5%;储层天然裂缝发育程度不高,灰岩段破裂压力与页岩段差值9~10 MPa,不利于裂缝在纵向上扩展。文章建立了页岩油储层可压性模型,基于页岩油储层可压性及岩性特征,提出了通过提高缝内净压力以实现层间突破、采取密切割压裂+暂堵转向的组合储层改造工艺来提高裂缝复杂程度的技术对策。通过现场试验,川中地区大安寨段页岩油储层改造效果从最初的油花微气到日产油2 m^(3)/d,现场应用效果不断突破。

页岩气井压裂返排液损害实验评价及机理研究

页岩气井通过大规模水力压裂形成复杂缝网,泵入的压裂液会与页岩相互作用,一方面通过自吸进入储层深部无法返排,另一方面压裂液会与页岩相互作用致页岩和液体特性都发生不同程度的变化,产生胶体残渣,造成页岩微粒运移。页岩储层普遍具有孔隙度和渗透率极低、天然微裂缝发育等特点,压裂液滞留于地层以及破碎支撑剂、胶体残渣和裂缝面破碎页岩微粒是否会对储层造成损害,文章从常规驱替损害害评价和自吸损害评价着手研究了页岩气井压裂损害机理。研究结果表明,页岩自吸致裂缝起裂扩展的积极作用和压裂液滞留于储层堵塞孔隙吼道的消极作用是同时存在的,裂缝发育程度的不同二者各自所起的主导作用是有差异的,对于微裂缝发育的储层,在导致水相圈闭损害的同时也可能诱发基质微裂缝的起裂扩展。返排液固相微粒对页岩储层的损害随岩样/裂缝尺度而呈现差异性,对于渗透率较高的裂缝流动通道,以固相堵塞和液相圈闭为主,且损害后渗透率难以有效恢复。研究结果对于针对页岩气井储层特征优化、页岩气井的关井时间和制定返排制度起到很好的指导作用。

四川盆地长宁-威远地区页岩气开采现状及潜力分析

页岩气是一种新兴的油气资源,获得了国内外学者的广泛关注。本文介绍了四川盆地长宁-威远地区的地理位置等,分析了该地区的页岩气勘探开发的现状;基于长宁-威远地区下志留统龙马溪组页岩的沉积储层特征、地层构造特征、储层分布特征和有机地化特征4个方面综合分析了页岩气资源的开发潜力。研究结果表明:四川盆地的长宁-威远地区页岩气储层具有较大的开发潜力。

四川盆地页岩气水平井高产的地质主控因素

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区目前已转入大规模开发阶段,在考虑同等工程技术因素的前提下,寻找影响该区页岩气水平井高产的主控地质因素便成了研究的重点。为此,从分析该示范区目的层下志留统龙马溪组的沉积背景入手,结合区内三维地震资料、取心井地质及测井资料,开展水平井小层划分与对比,筛选影响页岩气井产能的储层关键参数,进行储层分类综合评价。结果表明,Ⅰ类储层钻遇率的高低直接影响着气井高产与否,具体到长宁—威远示范区的海相页岩气藏而言,靶体位置及龙一_1~1小层钻遇长度是决定气井是否高产的主控地质因素。基于上述研究成果,提出了该区页岩气高产水平井的地质模式,有效地指导了钻井作业,提高了页岩气水平井的产量,推动了页岩气规模效益开发。

页岩气井可压裂性综合评价方法研究及应用

页岩气井可压裂性评价是保证压裂改造效果的重要基础。目前对可压裂性研究主要是在常规物性基础上将岩石脆性矿物含量或岩石力学参数作为水平井压裂施工段优选的重要依据。但压裂过程中沟通并延伸天然裂缝是形成缝网的关键,因此须将分支裂缝的形成条件作为页岩气井可压裂性评价的重要组成,以提高有利层段选评的准确性。通过分析人工裂缝与天然裂缝相交后起裂力学条件,提出相交后形成的分支裂缝起裂压力计算方法,再根据人工裂缝内的压力变化情况和储层地应力状态,建立人工裂缝与天然裂缝相交后的起裂模式并将其无因次化后作为评价的组成要素,形成页岩气井可压裂性综合评价方法。基于四川盆地南部页岩气Wx2直井的地质、测井数据对龙马溪组有利层段的分析,按照综合评价结果进行射孔和压裂,其测试产量明显高于该区块其他常规可压裂性评价的直井。表明该方法具有较高的准确性和适用性,既能保证压裂改造效果,又能降低施工风险和成本。

国内外页岩含气量测定方法标准比较研究

全球油气行业正在向以页岩气为代表的非常规资源转型。页岩含气量作为进行页岩气藏资源评价的关键参数,其重要性愈发凸显。但目前国际范围内仅中国制定了页岩含气量测定方法标准,国外则借用煤层气相应标准。本文通过比较国内外页岩含气量测定方法,论证了中国标准更符合页岩气生产实际,说明了在全球范围内推广该标准的必要性。国际标准的制定将提升石油企业国际影响力和行业话语权,为建设世界一流企业发挥重要推动作用。

康滇隆起东缘上三叠统页岩气有利区优选

基于康滇隆起东缘西昌盆地上三叠统大量露头剖面、钻井和测试资料综合分析,评价了西昌盆地米市拗陷及周缘白果湾组富有机质页岩的主要指标,进行页岩气选区评价。西昌盆地白果湾组第一至第四段均发育湖相或沼泽相富有机质页岩,其中,果湾组二段下部厚度一般为40~89m,果湾组三段下部厚度最大可达251 m。白果湾组页岩平均有机碳为1.0%~1.6%,干酪根有机碳同位素为-26.2‰~-23.2‰,有机质类型为Ⅱ_(2)-Ⅲ型,米市拗陷东部R。为1.1%~3.0%,演化程度适中。通过对比不同地区陆相页岩的各项指标,发现有机质含量、热演化程度是研究区页岩气形成的重要因素。采用成因法估算白果组页岩含气量为1.0∼1.5 m^(3)/t,利用多因素叠合法分段优选了页岩气有利区,分区评价了页岩气资源量,西昌盆地白果湾组有利区页岩气资源量共7106×10^(8)m^(3),其中,白果湾组三段最有利,资源量为3094×10^(8)m^(3)。米市拗陷东部的特尔果和七里坝等有利区有望实现新区新层系的页岩气发现。

国内外页岩气压裂液技术现状与发展趋势

研究了国内外近年来发展的页岩气压裂液技术,分析了降阻剂及压裂液配方的研究进展,提出了页岩气压裂液的重点发展方向。结果表明:①页岩气压裂液均以聚丙烯酰胺及其衍生物为降阻剂,并根据不同需求添加其他添加剂形成压裂液体系;②为满足压裂返排液回用需求,在降阻剂分子结构中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等耐盐基团或疏水单体以提升压裂液耐盐性已成为国内外共识,研究热点集中在疏水缔合型聚丙烯酰胺降阻剂方面;③黏度可调的变黏滑溜水已成为页岩气压裂液的主流,变黏方式主要是通过改变降阻剂浓度以及引入交联组分来实现,满足高强度加砂和处理裂缝发育复杂等要求;④中高黏滑溜水携砂以弹性为主,形成的砂堤形状与注入参数相关,提升压裂液黏度有助于降低支撑剂沉降速率;⑤利用超分子结构强度携砂和结构强度降阻是解决滑溜水低摩阻与高携砂性能难以兼顾的有效途径,但低黏压裂液结构强度的增大是否影响体积压裂缝网的复杂程度还需研究;⑥将矿石浮选技术引入压裂过程中,对支撑剂表面改性实现气悬浮,从而使低黏滑溜水具备高携砂性能是近期研究热点,而如何将支撑剂表面改性剂直接用于压裂液是今后发展方向。总结的页岩气压裂液技术进展和提出的发展方向对于新型页岩气压裂液的研发和应用有重要的指导意义。

川南地区深层页岩气储层特征及含气性主控因素

深层页岩气是非常规天然气勘探的重要目标。以川南威荣页岩气田五峰—龙马溪组为研究对象,利用地球化学测试、X线衍射矿物分析、场发射扫描电镜、气体吸附实验及含气性测试等方法,分析深层页岩气储层特征及含气性,探讨含气性主控因素。结果表明:深层页岩气储层具有高TOC、高孔隙度、高含气量和高脆性矿物质量分数的特征;深层五峰—龙马溪组页岩主要孔隙类型为迁移有机质孔,存在黏土矿物层间孔,中孔和微孔约占孔体积的88%。纵向含气量具有差异性,呈底部含气量高、顶部含气量低的特征,页岩含气性受多种地质因素控制,TOC质量分数是控制含气性主要因素之一,与含气性呈正相关关系;低矿物质量分数对含气量有利,石英对含气量具有积极作用,黏土和碳酸盐矿物对含气量具有双重作用;岩相对含气量影响明显,富碳硅质页岩含气量最好,为优质岩相类型;高角度裂缝对含气量不利,水平裂缝发育区含气量较高;地层压力越大,页岩含气量越高。该结果对深层页岩气勘探开发具有指导意义。

四川盆地绵阳-长宁拉张槽中段下寒武统筇竹寺组页岩裂缝脉体特征及古流体活动过程

四川盆地绵阳-长宁拉张槽及周缘沉积了巨厚的筇竹寺组黑色页岩,是未来深层页岩气勘探的有利目标。以拉张槽中段及周缘筇竹寺组富有机质页岩裂缝脉体中赋存的古流体为研究对象,基于岩心和薄片观察了裂缝脉体的发育特征,通过碳氧同位素测试分析了古流体的来源及成因,利用盆地数值模拟恢复了地层压力演化过程,进而探讨了筇竹寺组页岩气的保存条件。结果显示:绵阳-长宁拉张槽内的GS17井和拉张槽东侧的MX9井筇竹寺组页岩裂缝脉体相对不发育,拉张槽西侧W201井发育多组顺层缝和高角度裂缝,被早期方解石和晚期鞍状白云石、重晶石、石英等矿物充填;碳氧同位素结果表明成脉流体与热液和有机质脱羧作用有关;拉张槽内及东侧高石梯-磨溪地区筇竹寺组由于原油裂解发育强超压并保存至今,而拉张槽西侧的威远构造虽然也曾经发育过超压,但在晚期构造运动中发生了泄压作用。相较于拉张槽内和高石梯-磨溪地区,威远地区筇竹寺组页岩气的晚期保存条件相对苛刻,需要重点关注局部超压发育区。

促进页岩气勘探开发技术进步 助推我国页岩气产业快速健康发展——页岩气评价与开采四川省重点实验室

页岩气评价与开采四川省重点实验室是四川省省级页岩气重点实验室，由中国石油西南油气田公司联合四川省煤田地质局共同组建。该实验室是四川省为促进产业技术进步、带动战略性新兴产业发展，依托大型骨干企业重点建设的适应四川省经济社会发展形势的科技创新平台。

论油气田企业实验室创新发展--以中国石油西南油气田为例

全球油气公司目前达成了“低成本、高质量”发展的共识,国家能源局在《2020年能源工作指导意见》中指出“坚持以清洁低碳为发展目标”,油气行业面临低油价和清洁化、去碳化的双重挑战,越来越需要技术创新和管理创新打开日益复杂的局面。为了充分运用实验室的研究成果,提升技术创新能力,加强基础研究,努力取得重大原创性突破,以中国石油西南油气田为例,通过回溯该公司的发展历史,明确了实验室在油气田企业发展过程中的重要作用,并提出相关创新发展与建议。油气田企业的实验室作为技术创新的主体,应该主动寻找突破点。研究结果表明:油气企业需加大实验室建设与运行的投入,正视制约实验室发展的客观问题,明确实验室探索未知领域的主体力量身份,坚定信心依靠实验室实现科技创新,在能源科技创新和生产减碳化等方面持续攻关与探索,在从资源为王向技术为王、从高碳化石向低碳无碳的“两大转变”的世界能源发展关键时期中占得先机。

页岩气井泡沫排水采气技术适应性探究

为充分了解泡沫排水采气技术在不同井况页岩气井中的实施效果,明确其适应性,以四川盆地长宁中深层页岩气区块的泡沫排水采气井为研究对象,分析不同油管与井型条件下的页岩气井泡排生产情况,并以重庆页岩气、四川页岩气等深层页岩气区块的泡排先导性试验为例,进一步明确泡沫排水采气技术对深层页岩气井的适应性。研究结果表明:①使用Ф50.8 mm连油、Ф60.3 mm连油、Ф60.3 mm油管、Ф73 mm油管均不能依靠自身能力实现长期带液稳产,而泡沫排水技术对不同油管尺寸有较强的适应性,典型井实施泡沫排水后,日均增产天然气约为1.18×10^(4)m^(3),泡沫排水采气效果良好;②泡沫排水技术可起到清洁井筒、疏导气流通道的作用,可实现页岩气井的长期连续稳定生产;③泡沫排水技术对垂直井深超过4000 m的深层页岩气井有很好的适应性。结论认为:①不同油管、井型对泡排效果存在差异,但泡排对Ф50.8 mm连油、Ф60.3 mm连油、Ф60.3 mm油管、Ф73 mm油管条件下的长宁页岩气井有较强的适应性;②泡排工艺因其携液能力强、稳产周期长和可清洁井筒等特性,对中深层、深层页岩气均具备很好的适应性,可进一步推广应用。

四川盆地南部地区志留系龙马溪组页岩基质孔隙水赋存规律

已有的页岩气勘探开发实践揭示,页岩储层中孔隙水的赋存特征对于页岩气勘探开发具有重要意义。为了解决页岩储层中孔隙水赋存特征及主控因素认识不清楚的问题,以四川盆地南部(以下简称川南)富顺地区志留系龙马溪组页岩为研究对象,采用分子模拟技术结合离心—核磁共振实验研究了页岩储层中孔隙水的赋存特征,并利用X射线衍射、大面积高分辨率背散射成像、扫描电镜矿物定量评价等技术对页岩矿物成分和孔隙结构进行分析。研究结果表明:(1)研究区龙马溪组页岩储层中孔隙水含量介于8.05~18.43 mg/g,平均10.97 mg/g,其存在吸附态和游离态2种赋存相态,吸附态水的优势赋存孔径约2~5 nm,游离态水的优势赋存孔径介于5~10 nm,大于20 nm孔径的页岩储层孔隙内几乎无水赋存;(2)页岩有机质演化过程中的生烃排水作用使得有机孔内几乎不含有孔隙水,仅有微量孔隙水附着于部分干酪根的含氧官能团表面,伊利石为主的黏土矿物颗粒内发育的无机孔表面具有较强的亲水性,成为页岩储层中孔隙水赋存的主要场所;(3)伊利石含量过高导致页岩储层中孔隙水含量偏高,占据气体赋存空间,不利于气体富集,而气体产出过程运移至吸附水赋存的1.4 nm以下孔隙时,由于毛细管力作用造成气体运移需要更大的突破压力,导致气体难以排出。结论认为,页岩储层中孔隙水微观赋存特征及页岩组构对孔隙水赋存的控制作用研究,将有助于四川盆地页岩气高效开发,为中国页岩气的高质量发展奠定了坚实的理论基础。