库车坳陷深层裂缝性砂岩气藏可压裂性评价

库车坳陷深层裂缝性砂岩气藏经历强挤压构造变形,储集层地应力高,且各向异性强,同时天然裂缝广泛发育,作用于天然裂缝面的地应力严重影响了储集层渗透性能和流体的流动。为优化气井压裂工程方案,从储集层地应力场、裂缝剪应力与有效正应力之比、岩石脆性及断裂韧性等4个方面,对库车坳陷深层裂缝性砂岩储集层可压裂性进行了评价。根据岩石力学实验、地应力场建模及天然裂缝剪切变形能力对压后产能的影响分析,建立了一种适用于高应力背景裂缝性砂岩储集层的可压裂性指数评价模型。相对基于岩石脆性和断裂韧性可压裂性评价模型,其更多考虑了现今地应力场和天然裂缝对压裂效果的影响,对高应力背景裂缝性致密储集层井间和层间压裂难易程度反映更敏感,可用于压裂段优选、射孔位置确定、注入压力选择、泵注程序优化等。可压裂性评价技术在库车坳陷气井中成功应用30井次,为需要储集层改造气井的定量化压裂方案优化提供了依据。     

深层页岩缝网压裂关键力学理论研究进展

随着埋藏深度的增加,构造复杂程度、地层温度和压力增加,地层闭合压力、地应力差、杨氏模量和抗压强度等力学参数也都有不同程度的增大,水平井分段多簇压裂技术在深层页岩气勘探开发中遭遇重大挑战,面临着以下亟待解决的问题:①深层高应力下页岩脆性与可压性评价;②高应力、工作液扰动和各向异性条件下多簇裂缝起裂与扩展;③缝网裂缝中支撑剂输送与铺置;④高应力水化条件下裂缝网络的长效支撑;⑤页岩多组分微观结构的力学作用机理。为了给深层页岩气储层压裂形成有效的裂缝改造体积提供理论支撑,基于页岩脆性与可压性评价、多裂缝网络竞争起裂扩展、裂缝网络中支撑剂输送、高应力下裂缝网络的支撑和水岩作用机理等深层页岩压裂关键力学理论,系统分析和阐述了相关理论的研究进展和发展趋势,进而指出了深层页岩气储层压裂关键力学理论的发展方向:①高温高应力下流固耦合的页岩脆性模型和可压裂性评价模型;②高温高应力水岩作用下页岩的本构方程和各向异性页岩破裂压力预测模型;③支撑剂输送下的三维裂缝网络扩展模拟;④裂缝网络中支撑剂转向输送机制和粗糙弯曲裂缝网络中支撑剂输送模拟;⑤缝网中各级裂缝导流能力综合优化;⑥页岩软化机制和水化微裂缝起裂扩展机理。结论认为,该研究成果对于推动和促进深层页岩气储层相关压裂理论的发展和压裂技术的进步具有借鉴和参考作用。     

苏里格气田致密砂岩气藏水平井体积压裂矿场试验

基于苏里格气田致密砂岩储集层天然微裂缝发育情况、岩石脆性、两向应力等地质条件,分析苏里格气田采用体积压裂技术增产的可行性,并通过现场试验进行验证。苏里格气田致密砂岩天然微裂缝较发育、裂缝复杂指数主要分布在0.3~0.5、岩石脆性指数分布在36~52、两向应力非均质系数为0.17,对比国外非常规气藏开发经验,苏里格气田具备开展体积压裂试验的地质条件。通过室内模拟和现场先导性试验研究,形成了"低黏度液体造缝、高黏度液体携砂、多尺度支撑剂组合、高排量大规模注入"的体积压裂工艺技术。截至2013年底,已在苏里格气田试验42口水平井,投产初期日均产气量是邻近常规压裂水平井的1.2倍,实现了苏里格气田水平井单井产量的大幅提高。图12表4参15     

松辽盆地北部深层致密火山岩气藏天然裂缝分布特征及控制因素

天然裂缝系统控制了松辽盆地北部徐家围子断陷深层致密火山岩储层天然气的运移、聚集和成藏。明确致密火山岩储层天然裂缝主控因素是准确预测裂缝分布规律的基础。通过野外露头区裂缝描述、岩心和微观薄片裂缝分析，结合成像测井裂缝解释，对松辽盆地北部深层致密火山岩气藏中天然裂缝的发育特征进行了精细表征，并深入分析了裂缝分布特征及控制因素。研究结果表明，研究区致密火山岩中发育有原生和次生两大裂缝类型，其中次生构造裂缝最为发育，其线密度主要分布在1.0~5.0条/m，平均为2.45条/m。裂缝发育强度主要受岩石类型、岩石力学性质、岩石脆性和构造部位等因素控制。天然裂缝方位复杂多变，是受古构造应力、断层和岩石非均质性（面理）共同作用的结果。     

水平井致密油储层近井和远井可压性研究

基于测井资料讨论了近井脆性指数和近井可压性的求取方法。利用压裂施工曲线,反求岩石力学参数,得到远井脆性指数;从破裂耗能的角度评价地层压裂的难易程度,利用远井脆性指数和压裂射孔段单簇裂缝破裂耗能指数构建远井可压性指数。将2种方法应用于1口致密油水平井的可压性评价中,从近井和远井脆性指数、近井和远井可压性指数分别与造缝体积(V_(SR))的关系可知,脆性指数反映储层改造体积有限,可压性指数更能反映储层改造体积情况;相较近井可压性,远井可压性考虑了压裂段整个地层的情况,与储层改造体积关系更好。同时近井和远井可压性指数与储层产能关系较好,这对致密油水平井储层进行压前预测和压后评估具有重要意义。     

大庆探区深层火山岩气藏压裂施工控制

大庆探区深层火山岩储集层孔洞-裂缝发育,施工中存在多条裂缝同时破裂延伸的特点,导致施工易早期砂堵,压裂成功率低、改造规模小、增产效果差.通过对深层火山岩地质特征的研究,建立了火山岩压裂破裂和延伸模型,引入了与时间相关的漏失因子、尖端因子和模量因子,描述了特殊岩性地层主裂缝与微裂缝的开启与延伸过程,在此基础上,探讨了压裂过程中存在的"三高"现象(即停泵压力梯度高,近井摩阻高和滤失系数高)的评价方法,并通过现场实践,形成了以胶塞处理近井高摩阻、粉砂封堵天然裂缝以及调整前置液比例、多段粉砂段塞注入为主的综合处理措施,使火山岩气藏压裂成功率由以往的36.0%提高到目前的90.0%以上,提高了火山岩气藏的压裂增产效果.     

结合CT技术的火山岩水力裂缝延伸实验

为了准确获知火山岩水力压裂过程中裂缝的平面和空间扩展形态,采用真三轴水力压裂模拟系统,对火山岩天然岩样进行了室内压裂模拟实验,在实验前后采用工业CT技术对岩样进行扫描,并对CT图像进行三维重建和可视化处理.对岩样的CT图像进行分析发现:经过压裂的火山岩内部裂缝在延伸过程中会连通部分天然孔隙,但裂缝并未沿着天然孔隙发育密集的区域延伸；裂缝延伸方向整体上与最大水平地应力方向趋于一致.对岩样的裂缝三维图和可视化图进行分析发现:火山岩压裂中的破裂压力梯度高,导致其难于形成裂缝.对岩样的造缝能力进行分析发现:井眼附近的岩石力学特性是影响岩石造缝能力的重要因素,火山岩往往具有较高的杨氏模量和抗压强度,造缝能力低.因此,火山岩现场压裂改造中的关键问题之一是降低破裂压力梯度.图4表2参20     

结合CT技术的火山岩水力裂缝延伸实验研究

为了准确获知火山岩水力压裂过程中裂缝的平面和空间扩展形态,采用真三轴水力压裂模拟系统,对火山岩天然岩样进行了室内压裂模拟实验,在实验前后采用工业CT技术对岩样进行扫描,并对CT图像进行三维重建和可视化处理。对岩样的CT图像进行分析发现：经过压裂的火山岩内部裂缝在延伸过程中会连通部分天然孔隙,但裂缝并未沿着天然孔隙发育密集的区域延伸;裂缝延伸方向整体上与最大水平地应力方向趋于一致。对岩样的裂缝三维图和可视化图进行分析发现：火山岩压裂中的破裂压力梯度高,导致其难于形成裂缝。对岩样的造缝能力进行分析发现：井眼附近的岩石力学特性是影响岩石造缝能力的重要因素,火山岩往往具有较高的杨氏模量和抗压强度,造缝能力低。因此,火山岩现场压裂改造中的关键问题之一是降低破裂压力梯度。图4表2参20     

陆相页岩气井大型压裂优化设计研究

陆相沉积页岩相比海相而言,具有粘土含量高、成像测井解释天然裂缝不发育、脆性指数低、地层各向异性严重和热成熟度较低等特征,很大程度上制约了压裂人工缝网的形成。根据提高页岩气层压裂改造体积(SRV)的实际需要,在跟踪调研国内外页岩气压裂技术的基础上,分析了影响页岩地层可压性的控制因素,并围绕国内某陆相页岩气井D2井开展了大型压裂优化设计,提出了相关技术思路和对策,即根据岩石脆性采取混合压裂工艺,以尽可能地提高施工过程中裂缝内净压力。     

深层裂缝性复杂岩性气藏压裂技术研究

新疆准噶尔盆地WB气藏储层深度2 200～4 500m,储层岩石中的火山岩含量达45%,天然微裂缝发育,储层表现为强水敏,压裂施工难度大.文章首先对WB气藏前期压裂施工资料进行了综合分析,明确了前期压裂改造存在的主要问题;结合该气藏的储层地质特征,从储层污染、压裂液伤害、压裂施工和压后排液等方面系统研究了影响该区压裂效果的关键因素和技术对策.提出了应用综合控高技术来防止缝高过度延伸,采用支撑剂段塞、优化施工参数等实现降滤失和防治多裂缝,并通过支撑剂嵌入实验和压裂液性能评价优选了适合该地层的支撑剂和压裂液体系.研究思路与技术认识对于WB气藏及类似低渗气藏的压裂改造具有一定指导意义.     

松辽盆地徐家围子断陷主要断裂对气藏的控制作用

解剖松辽盆地徐家围子断陷气藏控藏要素对将来火山岩复杂气藏的勘探具有重要的指导意义。为此,在精细解释徐家围子断陷三维地震资料的基础上,绘制了基底断裂与火山岩、气藏分布叠合图,并精细解剖了该区的火山机构。结果认为,徐家围子断陷火山岩天然气藏主要受控于深层断裂系统,基底断裂在火山岩发育、储层改造、高强度气源充注等成藏关键要素中都发挥了重要作用：平面上,火山沿基岩断裂走向成串珠状排列,断裂分叉或转折点为火山重要通道;纵向上,多期火山结构叠置;火山活动后期,深层酸性流体沿断裂上涌,并顺着不整合面扩展,形成了具有良好次生孔隙的优质储层;在断裂通道附近,按火山岩相发育部位,离断裂近的火山岩侵出相、喷溢相上部亚相和空落亚相是气藏形成最有利的部位。     

煤层可压性评价方法研究及应用

通过对比基于岩石力学参数与基于弹性波径向变化这两种评价煤岩脆性的方法，分析这两种方法在煤层可压性评价中的应用效果，通过实例分析可看出，基于岩石力学参数计算的煤层脆性指数很低，反映煤岩可压性较差，忽略了微裂缝对煤层可压性的影响；径向速度剖面显示煤层段的径向速度降低最为明显，反映煤岩的可压性较强，这与煤层段的压裂效果也是相符的。所以，对于煤层，基于弹性波速径向变化评价脆性的方法能够更好地反映煤层可压性的强弱。     

页岩气储层可压裂性评价技术

从页岩气储层岩石的脆性指数、断裂韧性、岩石力学特性3个方面,对中国页岩气储层可压裂性评价技术进行了研究。根据弹性模量与泊松比的分布范围,建立了适用于四川盆地下志留统龙马溪组页岩的脆性指数预测模型;总结了室内实验测定和利用测井数据计算页岩储层Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性的计算方法;初步建立了以弹性模量E、泊松比μ、单轴抗拉强度S_t三项岩石力学参数为自变量,可压裂指数F_rac为因变量的可压裂性评价方法;绘制了可压裂指数立体图版,据此评价页岩气储层压裂的难易程度,弹性模量值越高,泊松比和抗拉强度值越低,则F_rac值越高,反映储层越容易被压裂。根据地震测井和垂直地震剖面(VSP)等资料,结合室内实验校正,获取整个储层的岩石力学参数后,可以计算任意处的可压裂指数,建立储层可压裂性立体分布图。     

陆家堡凹陷白垩系下统火成岩储层特征及成藏模式

辽河外围盆地陆家堡凹陷中生代火成岩油藏主要分布在早白垩世火山沉积序列中,火成岩岩石类型主要包括火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩和浅成侵入岩等五大类岩性,有利储层主要发育在火山通道相隐爆角砾岩亚相、喷溢相上部亚相、爆发相空落亚相及侵入相浅成侵入亚相等岩相带,含油火成岩储层储集空间多为孔隙-裂缝组合型。九佛堂期为凹陷快速断陷期,该时期欠补偿沉积的深湖-半深湖相泥质岩及油页岩,是火成岩油藏形成的资源基础。火成岩油藏受烃源岩供给、构造应力作用、火山机构特征、岩浆活动时期等多个因素控制。依据火成岩油藏赋存层位及储层岩石类型,将区内火成岩油藏划分为九佛堂组侵入岩油藏、九佛堂组火山碎屑岩油藏及义县组火成岩油藏等三种类型,并建立相应的成藏模式。     

长岭断陷火山岩气藏勘探潜力

位于松辽盆地中南部的长岭断陷深层火山岩发育，火山岩气藏成藏条件复杂、勘探难度大，对其勘探潜力的分析结论关系到下一步的勘探决策。为此，对该区火山岩气藏储集条件、圈闭条件、烃源潜力以及成藏模式等进行了分析研究。结果认为：长岭断陷火山岩纵向上多期叠置，发育有原生和次生两大类储集空间，形成了随地质演化而逐渐发育的独具特色的火山岩储集体；火山岩体与基底大断裂和围岩在特定的构造背景上相互配置形成了火山岩岩性圈闭、火山岩与构造复合圈闭；深层具有多种烃源条件，为火山岩储集体提供了丰富的烃源；火山岩储层与多套烃源岩交互发育，形成自生自储型和下生上储型成藏组合，生、储条件配置有利，具备形成以火山岩气藏为目标的大中型气田的条件，具有广阔的勘探前景。     

松辽盆地深层火山岩气藏勘探技术与进展

松辽盆地深层早白垩纪断陷内充填了大量火山岩和碎屑岩地层，在其火山岩地层中已发现了丰富的天然气资源。为此，结合近年来深层火山岩气藏的勘探实践，总结了该区火山岩气藏勘探中形成的5项新技术：气藏的地球物理识别方法、储层岩性识别方法、气层的识别方法、深层气藏钻井技术和深层天然气试气压裂技术。同时介绍了截至目前该区火山岩气藏勘探的最新进展：徐家围子断陷东部获得新突破、徐家围子断陷南部肇州地区钻探获得好效果、徐家围子断陷安达地区含气面积进一步扩大。从目前的勘探技术应用和勘探成果看，松辽盆地深层火山岩气藏具有广阔的勘探开发前景。     

松辽盆地中生代火山岩油气藏特征

松辽盆地中生代火山岩油气藏主要形成于晚侏罗-早白垩世火山-沉积序列中。在火山-断陷成盆期,深湖相泥质岩与火山岩呈现垂向或侧向的接触关系,是火山岩油气藏形成的主要因素。火山岩储层岩石类型主要包括熔岩类、火山碎屑岩类。火山岩储层主要发育在溢流相,尤其是溢流相顶底部的气孔带是最为有利的储集相带。火山岩储集空间可分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝3种类型。区内火山岩油气藏主要受NNE向和近EW向两组区域大断裂控制,大多分布在区域性断裂活动带、基底隆起或构造带上。     

吉木萨尔致密油储层脆性及可压裂性预测

致密油气储层具有非均质性强、物性差、单井产量低、开发难度大等特点,为了准确识别高脆性层段,建立地层可压裂性模型,总结、比较了现有脆性指数在致密油气储层脆性评价中的适用性,提出了适用于吉木萨尔地区的改进矿物组分法脆性指数,并在此基础上,分析了地层可压裂性与岩石脆性、断裂韧性、抗压强度的关系,提出了三者结合的可压裂性指数。研究表明：基于数据驱动的方法,认为白云石、长石和黄铁矿含量是影响吉木萨尔地区致密油储层岩石脆性的主要因素;致密油储层地层条件复杂,高脆性指数地层不一定具有良好的可压裂性,仅利用岩石脆性描述可压裂性还不够完善;新的可压裂性指数表明,具有较高岩石脆性指数、较低断裂韧性和抗压强度的地层为有利压裂层段。将新方法用于吉木萨尔J174井可压裂性预测,优选可压裂层段,对指导水力压裂施工具有重要意义。     

深层页岩气水平井储层压裂改造技术

四川盆地南部深层页岩气资源量大,但由于埋藏深、构造复杂,适于3 500 m以浅页岩气储层的分段体积压裂主体工艺技术在3 500 m以深页岩气储层的压裂改造中出现了不适应性,难以形成复杂缝网。为此,借鉴埋深为3 500 m以浅的页岩气实现规模效益开发的压裂工艺技术,结合深层页岩的构造与储层特征,形成了一套适合于深层复杂构造页岩气水平井的储层改造技术,并在渝西地区深层页岩气井的压裂改造中进行了现场实践。研究结果表明:①天然裂缝综合预测技术实现了对天然裂缝带的精细刻画及天然裂缝发育强度的定量预测,为后续压裂施工优化提供了依据;②在页岩储层可压性评价参数中,脆性指数、缝网扩展能力指数及含气性指数越大,储层可改造潜力越大、气井增产效果越好;③采用大规模前置液工艺,"高强度注液、低孔数、低浓度段塞式加砂"工艺,以及实施暂堵转向的缝网复杂度提升工艺,单井储层增产改造体积(SRV)与产能得到了有效提升。结论认为,所形成的储层改造技术适用于深层页岩气储层的压裂改造作业,可以为同类型页岩气井的压裂施工提供借鉴。     

王府断陷火石岭组火山岩岩性及岩相识别

王府断陷火山岩岩性及岩相复杂,利用常规方法识别难度较大。为了提高王府断陷火石岭组火山岩岩性及岩相识别的可靠性,文中从火石岭组不同类型火山岩储层的岩心观察出发,对岩石薄片、测井资料等进行详细分析,总结了火山岩储层的测井响应特征,提出了适应本区的火山岩岩性及岩相识别方法。研究中充分利用常规测井及特殊测井资料识别火山岩岩性的结构构造,并通过测井相、地震相综合标定,建立该区典型的火山岩岩相、测井相和地震相模式,从而进一步识别火山岩岩石结构构造特征。该方法对王府断陷火山岩研究具有较好的指导意义。