水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响，选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品，在90 ℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验；采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段，对比了水化0 d、5 d、10 d、20 d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程，并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析；开展单黏土矿物（蒙脱石、伊利石）水化实验，对比单黏土矿物的水化特征，进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明：①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生，由于水化诱导裂缝尺度较小，分布较为密集，微观上能局部相互连通，从而对页岩储层物性有明显的改善作用；②随水化时间延长，微裂缝由延伸扩展到趋于闭合，孔隙体积先增大后减小，并在水化5 d时达到最大值；③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因，并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石；④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化，K+、Na+、Ca2+的抑制效果依次变差。结论认为，水化作用可以提高页岩储层的渗透率，研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d，而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。     

深层致密气藏钻井液技术难点及对策

深层致密气藏具有埋藏深、温度高、低孔低渗、微裂缝发育、非均质性强等特点,钻井作业过程中极易遭受储层损害;此外深井水平井作业过程中,摩阻、扭矩较大,易发生托压、钻具阻卡等复杂情况。为解决这一系列技术难题,选择了低密度抗高温水包油钻井液。现场应用表明,该钻井液体系流变性稳定,环空压耗低,润滑性好,且具有良好的储层保护效果。加之其低毒性、对环境友好的特点,具有一定的推广和应用前景。     

气体钻井过程中地层出水的微波随钻监测方法

针对目前气体钻井过程中地层出水预测方法不够完善,往往导致预测结果滞后,尤其是在刚钻遇水层或地层微量出水时难以准确判断井下出水状况,提出了一种基于微波技术的随钻监测气体钻井地层出水的新方法,依据微波谐振腔的微扰原理,通过测量微波谐振腔的谐振频率偏移,以实现对空气钻井过程中返出气体湿度的连续在线监测,并根据气体钻井现场工况,对微波谐振腔传感器进行优化设计。室内模拟试验表明,该项监测技术测量结果同实际值基本相符,误差约为7%,且具有灵敏、连续及操作方便等优点,能够及时有效地反映返出气体的湿度变化,表明提出的监测技术是可靠的,且具有一定的现场参考价值。     

长水平段水平井机械水力延伸能力研究

依据刚杆模型和油气井流体力学理论研究了机械承载能力和钻井水力参数对水平段极限延伸长度的影响,计算了相应的水平段极限延伸长度值,并给出了合理解释。研究表明,水平段极限延伸长度受摩阻扭矩和循环压力损耗的双重制约,其值随地层破裂压力和钻井液润滑性的提高而增加,随钻井泵排量和钻井液密度的增加而减小。因此,为满足长水平段水平井作业的需要,应尽量选用低密度、润滑性良好的钻井液,并配合大功率的顶驱装置,在较低的排量下施工。     

页岩不同类型干酪根内甲烷吸附行为的分子模拟

目前对于页岩中不同类型有机质干酪根对甲烷的吸附影响规律尚不清楚。为此,根据页岩干酪根的元素含量、分子结构构建了腐泥型、混合型和腐殖型的干酪根分子模型,利用巨正则蒙特卡罗方法和分子动力学模拟方法研究甲烷在干酪根中的吸附行为,并进行了实验验证。进而探讨了温度、地温梯度、干酪根分子组成、比表面积对甲烷—干酪根吸附系统的影响,以及甲烷在页岩干酪根内的微观吸附机理。结果表明:(1)腐殖型干酪根对甲烷的吸附量最大,混合型次之,腐泥型最小;(2)干酪根的化学结构对甲烷的吸附有着重要的影响,富含芳香族的干酪根对甲烷具有更强的亲和力,碳、硫原子对甲烷在干酪根中吸附的影响较大;(3)甲烷在干酪根中吸附属于物理吸附,温度越高甲烷吸附量越小,平均等量吸附热均小于42 k J/mol;(4)随着地层深度的增加,甲烷吸附量先增加后减少,在地层深度介于2 000~2 500 m甲烷绝对吸附量达到峰值,地温梯度越小相同埋深下甲烷吸附量越多;(5)甲烷吸附量与干酪根的比表面积呈线性正相关关系。     

四川页岩气开发排水采气技术优选

页岩气是一种非常重要的非常规能源，开发潜力巨大。四川盆地海相页岩储层埋藏深、储层致密、孔隙度和渗透率较低，天然气产量衰减较快，因此优选稳产、增产的排水采气技术尤为重要。页岩气井具有低压低产时间长、采用排水采气措施生产周期长的特点，文章对四川地区常用的排水采气方法进行了适应性评估，基于低成本、分期有效的原则，首先下入利用储层自身能量的速度管柱进行生产，速度管柱携液困难后再选择实施泡排、柱塞、气举、泵类排水采气等工艺措施，为页岩气井中后期排水采气技术优选提供参考。     

非常规油气井压裂参数智能优化研究进展与发展展望

非常规油气储层具有非均质性强、低孔低渗的特征，非常规油气井需要进行压裂才能投产，与常规油气储层相比，其工程地质条件更为复杂，对传统压裂参数优化方法提出了挑战。人工智能可以为传统方法难以解决的问题提供解决方法，因此，被引入了非常规油气井压裂参数优化。为推动智能压裂理论和技术的快速发展，系统介绍了非常规油气井压裂参数智能优化研究进展情况，主要包括压裂参数优化目标的确定、压裂参数与压裂效果映射关系的建立、最优压裂参数组合的求解，提出非常规油气井压裂参数智能优化主要向基于光纤的井下压裂数据实时采集和传输、物理–数据协同的裂缝扩展–生产动态模拟、压裂参数智能优化及实时调控集成系统等3个方向发展。