致密油藏与常规油藏物性界限研究方法探讨及其应用

对于致密油藏与常规油藏物性界限的判定以往主要基于对典型致密油盆地的大量实测物性统计资料,缺少理论的依据。以鄂尔多斯盆地延长组长7致密油为例,从致密油藏、常规油藏成藏机理与成藏特征出发,通过石油质点受力状态分析、流体渗流特征的物理模拟实验及现今致密和常规油藏油水分布特征,探讨储层致密上限参数。基于浮力和毛管阻力相等时的力学平衡法、真实砂岩石油充注物理模拟实验、现今致密油与常规油藏物性分布特征及高压压汞排驱压力与储层物性关系等4种方法相互印证,确定的储层致密上限参数基本一致,综合得出储层致密上限渗透率约1×10~(-3)μm~2,对应孔隙度上限约12%。     

裂缝性致密油藏非线性渗流试井分析方法*

传统试井模型的非线性偏微分方程中根据弱可压缩流体的假设,忽略了二次梯度项,这对于裂缝性致密油藏计算带来一定偏差。裂缝性致密油藏的渗流通常需要克服启动压力梯度,且存在压力敏感性。本文推导出了考虑二次梯度项和介质变形影响的渗流方程,建立了裂缝性致密油藏的数学模型;采用数值方法进行求解,绘制井底压力动态曲线,并对影响因素进行分析。研究表明,启动压力梯度和介质变形的值越小,后期的无量纲压力越大,即地层的压力下降越快,且二次梯度项系数影响着径向流动过程。此试井解释模型能够更加科学地指导裂缝性致密油藏的试井解释,具有一定的理论价值和实用价值。     

基于物质平衡原理解释致密油藏体积压裂有效改造体积的新方法

致密油藏需要经过大规模体积压裂改造才能获得工业油流。本文在物质平衡原理的基础上综合考虑了体积压裂施工过程中大量压裂液注入导致油藏压力升高,压后流体产出导致油藏压力降低以及裂缝与基质孔隙体积随压力非线性变化等致密油藏实际情况,进行合理假设,建立了模型方程,并推导计算了体积压裂有效改造体积和裂缝与基质的有效接触面积等参数。该方法解释出的三个新参数：能够提供有效渗流的裂缝总体积、油藏有效渗流体积、裂缝有效渗流面积,其物理意义更明确,对致密储层的开发设计及增产改造指导意义更强。将该方法应用到油田现场,并评价了3口已实施体积压裂油井的应用效果。现场应用表明该方法具有评价解释快捷、获取数据方便、成本低、准确度高的优点,适合于油田现场多井次大规模推广应用。     

致密油藏渗流规律及数学模型研究进展

中国致密油藏资源潜力大、分布广，现阶段已成为中国长庆、大庆、新疆和吉林等油田稳产、上产的重要保障，也是全球油气开发的热点和难点。致密储层岩石致密，孔隙度和渗透率极低，其主流喉道为亚微米，微尺度流动效应的影响显著，传统的油气渗流理论已无法准确描述此类油藏的流动规律，且开发过程中表现出原油流动困难、驱替难度大、动用程度低等开发难点，通常采用水平井和大规模体积压裂的井工厂模式实现致密油藏的高效开发。针对致密油藏渗流规律及数学模型，阐述了致密油藏渗流理论的最新研究进展，包括微纳米孔喉流动机理及数学模型、致密油藏应力敏感及数学模型、致密油藏非线性运动方程、孔隙网络模型、非线性渗流规律和致密基质裂缝耦合模型及流动规律，并针对各个前沿关键科学问题总结了其发展趋势，对致密油藏的科学高效开发具有重要的理论意义。     

致密油藏渗流机理及开发方式研究进展

随着非常规能源开发越来越受到人们的重视,如何开发致密油藏成为学者们关注的话题。基于对加拿大致密D油藏研究和文献调研,提出了致密油藏的特点及与常规油藏的区别,分析了致密油藏微观孔隙结构和渗流机理,综述了致密油藏提高采收率和补充地层能量的方法,包括水平井多段压裂技术、体积压裂技术、CO2混相驱和水气交替注入开发技术等。总结出致密油藏在开发过程中应注意的问题及下一步发展方向,为我国致密油藏的开发提供借鉴价值。     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

致密油藏多级压裂水平井数值模拟及应用

随着越来越多致密油藏投入开发,致密油藏开发已经成为国内外的热点。建立了多级压裂水平井渗流数学模
型,编制了三维三相致密砂岩非线性渗流数值模拟模型。利用成熟商业软件对开发的新模型进行了验证。对实际生
产井进行了历史拟合,对裂缝导流能力、改造区域规模、改造区域渗透率、非线性系数、初始压力等参数进行了分析。
结果表明：开发的新模型能够对致密油藏多级压裂水平井进行有效地模拟,并反映致密油藏渗流的非线性特征。适当
增加裂缝导流能力、增大改造区域、改造区域渗透率能够减小近井周围流动阻力,增大产能,而非线性系数增加了流体
流动阻力,减小了产能。     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

致密油藏提高采收率方法与理论研究进展

全面梳理了近十年来国内外有关致密油藏提高采收率方法的研究进展，提升总结了理论层面认识，从作用机理方面客观分析了各类方法的可行性，指出了目前室内研究和现场应用中存在的技术难点和问题，并展望了未来致密油藏提高采收率的研究重点和发展方向。历经多年的探索，已初步形成了注气、化学方法、智能水、溶剂法和纳米流体等提高致密油藏采收率的方法体系，其中，CO₂、天然气和表面活性剂的应用潜力最大。岩芯尺度模拟结果和油藏规模效果存在较大差异甚至相悖，导致无法准确预测。所以，未来提高采收率研究重点应该瞄准关键科学问题，如注入介质地层流体储层间的相互作用机制，油气水在复杂裂缝系统中的多尺度渗流行为，致密基质裂缝间的“质”换机制等，同时融合信息化技术，切实推进致密油藏提高采收率技术与理论发展。     

陆相致密油微观成藏机理研究进展

通过国内外文献调研,首先分析了致密油术语的应用情况,将广义和侠义之分的产生原因,总结为储层描述、技术开发、宏观统计和成藏成因四种;然后研究致密油的微观成藏机理发展的推动因素,表明致密油储层微观机理的发展得益于水平井分段压采技术、大量致密油资源的特征总结和大面积连续型油气聚集理论的发展。最后总结当前陆相致密油储层微观成藏机理的三方面进展:(1)致密油储层成藏时,油气能否进入储集层的孔隙下限研究。表述的物性孔隙下限有两种不同的定义。不同实验手段得出的结果有所差异;(2)致密油储层的烃源岩特征,生、排烃产生的压力研究。已证明烃源岩生、排烃提供致密油位移的动力,成熟时的排酸现象影响着致密油储层的物性;(3)致密油成藏时,流体在微-纳米孔喉中运移规律研究。在缺乏动力的条件下,流动方式以渗流、滞留为主,受到毛细管阻力、黏滞力和分子作用力,需要"启动压力"才能发生位移。     

溶解气回注提高致密油藏采收率效果及敏感性

针对致密油藏水平井产量递减快，衰竭开发采收率低等问题，提出了衰竭开发后期回注溶解气提高采收率的方法。基于新疆玛湖凹陷百口泉组地质油藏特征，建立了致密油藏多级压裂双水平井机理模型，系统研究了上述方法在致密油藏中的生产特征及敏感性。结果表明，溶解气回注可以有效提高致密油藏采收率，缓解水平井产量递减的速度。采出程度随注入量、注入速度及吞吐轮次逐渐增加；气体分子的扩散作用可增加基质的受效范围，扩大气体的作用半径；弱非均质性储层（变异系数0.2）采用溶解气吞吐提高采收率效果最佳。敏感性分析结果表明，吞吐轮次对注溶解气提高采收率的影响最大，其次是注入时间、注入速度、扩散系数、焖井时间。另外，建立的代理模型可准确预测和优化致密油藏注溶解气提高采收率效果。     

致密砂岩气藏渗流机理及开发技术

致密砂岩气藏具有相对复杂的渗流规律,明确其储层条件下的渗流机理有利于制订合理、有效的开发方案。通过总结国内外相关的研究成果,并有针对性地进行了补充实验研究,取得了致密砂岩气藏渗流机理的一些新认识:1实际生产过程中,由于受到孔喉半径较小、废弃地层压力较高的限制,无需考虑其滑脱效应和高速非达西渗流对渗流特征及开发效果的影响;2其阈压梯度和应力敏感程度随着储层渗透率的降低而增大,随着储层含水饱和度的升高而增大;3压力梯度可以显著的影响气水两相的渗流能力,随着压力梯度的增大,气相相对渗透率逐渐降低,水相相对渗透率逐渐升高。基于渗流机理的认识和美国致密砂岩气藏的开发情况,总结了有效的开发技术对策:大型水力压裂技术、井网加密技术、小井眼钻井及欠平衡钻井技术、控压开采技术。     

双重介质致密油藏压裂水平井产能预测模型及参数分析

随着越来越多的致密油藏投入开发,压裂水平井产能的预测也越来越受到重视,但是由于致密油藏存在启动压力梯度和应力敏感效应,一些产能预测公式存在一定的局限性。为此,在研究致密油藏流体流动特征的基础上,考虑了原油在基质内的椭圆流动以及裂缝内的近径向流动,将两个流动区域进行耦合建立了两区渗流模型;同时考虑启动压力梯度、应力敏感效应及缝间干扰问题,推导了致密油藏压裂水平井产能预测公式,并对敏感参数和裂缝参数进行了分析,结果表明:水平井产量与启动压力梯度、应力敏感系数负相关,与裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力及裂缝间距正相关。该模型全面地考虑了致密油藏特征对产能的影响,对致密油藏开发的压裂施工设计有一定的指导意义。     

致密碎屑岩气藏地震频变特征主控因素定量分析

利用地震频变属性进行深层致密碎屑岩气藏含气性检测是重要攻关方向,但是影响地震频变特征的的因素有很多,有必要对控制因素进行定量分析。本文以东营凹陷民丰地区实际地质情况为约束,利用地震正演模拟技术,对影响致密碎屑岩气藏频变特征的埋深、岩性、储层厚度等因素进行了定量分析,并且利用实际地震资料对地震频率变化率和日产气量进行了对比分析。分析表明: 对于埋深较大的深层致密碎屑岩气藏,埋深、地层韵律性、岩性等因素对地震频变特征影响较小,储层厚度和含气性是影响地震频变特征的主要因素,地震频率变化率与日产气量具有较好的相关性。针对某一具体目的层,储层厚度在一定范围内变化时,可以使用地震频变特征预测储层含气性。     

分段压裂水平气井产能数值模型建立

随着水平井分段压裂技术在致密气藏开发中广泛应用,压裂后产能的预测对开发此类气藏具有重要意义。应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,结合水平井压后裂缝形态和单相气体渗流机理,推导出考虑水平井筒内压降损失时的产能预测新模型。模型综合考虑了多条裂缝间的相互干扰和各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距对各条裂缝产量的影响以及水平井筒内压降损失对产能的影响,建立了考虑多因素的水平气井产能数值模型。编制了模拟计算软件。并以长庆油田某致密气藏区块为例进行了裂缝方案优化设计。研究成果对于低渗致密气藏井网部署及开发方案编制具有一定的指导意义。     

复杂渗流条件下致密气藏压裂气井分区产能计算方法

致密气藏压裂气井渗流机理复杂,压裂改造区内外渗流机理和影响因素也截然不同,常规的产能计算模型不能准确描述这种存在区域差异的渗流特征,造成最终产能计算误差较大.以气体渗流理论为基础,分析了在致密气藏压裂气井分区域渗流机理,明确了压裂气井不同区域的渗流特征及影响因素.在此基础上建立了复杂渗流条件下的致密气藏压裂气井分区产能计算方法并开展了实例验证.计算结果表明,分区产能计算模型计算产能更加接近气井实际,较现有模型更加准确可靠.     

致密气藏边界流晚期定流压产量递减模型研究

开展定容性致密气藏边界流晚期产量递减模型研究，为致密气藏动态分析及指标预测提供理论依据。依托致密气藏渗流机理实验，在致密气藏渗流微分方程描述的基础上，以定容致密气藏边界流晚期拟稳态由定产的生产方式转为定流压生产方式为研究对象，结合物质平衡方程，建立定容致密气藏边界流晚期产量递减微分方程，并推导求解产量递减模型。研究结果表明：（1）与常规气藏相比，致密气藏非达西流压力损耗由3部分组成，为流体内摩擦力、启动压力和紊流效应的消耗，其中，启动压力也是造成二项式产能方程异常的重要原因；（2）因为紊流效应及启动压力的存在，定容致密气藏边界流晚期，时间—产量关系不再遵循Arps递减模型，启动压力梯度和紊流效应对气井产量递减具有减缓作用，当紊流系数和启动压力梯度趋于0时，再以拟平衡时间为时间轴的产量—时间递减曲线遵循指数递减模型；（3）实例分析表明，引入启动压力项可有效消除二项式产能方程异常现象，新模型可以实现气井动态储量、启动压力梯度等地层参数的计算。基于渗流机理的新模型的建立，为致密气藏二项式产能方程异常处理、产量递减主控因素特征提取、地层参数反演以及动态指标求取奠定了理论支撑，具有较强的实用性和前瞻性。     

致密薄互层水力压裂裂缝垂面扩展施工因素数值模拟

中国具有丰富的致密油气藏储量,必将成为中国接替的油气资源。致密油藏开发主要依靠水力压裂技术,对于致密薄互层,施工因素作为可控因素,对于现场施工具有重要意义。因此,本文研究针对鄂尔多斯盆地致密储层,低孔低渗、储层厚度薄等特点,以该地区L井F12地层为例,采用Abaqus有限元软件进行了模拟计算,研究了施工过程中的排量以及压裂液黏度对裂缝垂面扩展规律的影响,并且根据实际情况对模型进行验证,确定了模型和模拟方法的准确性。研究结果表明：压裂液的排量对于裂缝的扩展具有重大影响,排量越大,裂缝的扩展速度越快,裂缝的缝高和缝宽越大;压裂液黏度对裂缝的扩展行为影响微乎其微。并进一步分析发现,针对致密薄互层,仅仅只改变压裂液排量和黏度并不能将裂缝控制在储层内,采用变排量控缝高技术辅以其他控缝高手段能够更好地将裂缝控制在储层内,为现场压裂施工提供了基础。     

油气储层岩石毛细管自吸研究进展

毛细管自吸是水驱油气藏和裂缝性油气藏开采的重要机理,也是造成致密气藏水相圈闭损害的主要因素。综述分析毛细管自吸的机理认为,储层岩石毛细管自吸包括润湿相饱和度增加和重新分布2个过程。着重研究初始含水饱和度、物性、裂缝、流体性质和岩石表面性质对毛细管自吸速率影响实验的进展,低初始含水饱和度和裂缝的存在促进毛细管自吸过程,储层损害抑制毛细管自吸,流体界面张力改变和岩石润湿修饰可调控岩石毛细管自吸。毛细管自吸在岩芯分析、提高油气采收率、储层损害评价、工作液优选方面已体现出优越性,为注水、聚合物开采提高油气采收率和有效保护油气层提供依据,将成为研究致密油气藏的重要手段。