页岩带压渗吸核磁共振响应特征实验研究

为进一步认识页岩气储层岩石中压裂液等外来流体的影响,选择四川某页岩气藏岩样完成了不带压和带压下渗吸核磁共振响应特征实验。结果表明,不带压自发渗吸过程中,岩样的T₂谱曲线峰值增加、两翼扩展,从单峰特征变成了双峰特征,表明页岩岩样中的渗吸量随时间的增加不断地增加,并形成了新的孔缝系统,这与扫描电镜实验观察的渗吸前后孔隙结构变化结果一致。带压渗吸过程中,岩样的T₂谱曲线表现为单峰特征,且基本上不发生变化;当卸载应力后完成不带压自发渗吸实验时,岩样的T₂曲线表现出了与之前不带压自发渗吸实验观察一致的结果,这说明岩样上作用的应力影响页岩的渗吸特征。因此,在页岩渗吸实验评价及应用中应考虑应力敏感性的影响。     

页岩水化作用对支撑剂嵌入影响实验研究

页岩压裂改造过程中大量压裂液进入储层后滞留于孔隙或微裂隙中,滞留的流体与页岩发生复杂的物理-化学作用,会改变储层物性和力学性能,加剧压裂裂缝的支撑剂嵌入程度,从而影响压裂裂缝的导流能力。采用页岩自渗吸测试与支撑剂嵌入实验测试,明确了页岩自渗吸量变化特征以及吸水软化对支撑剂嵌入程度的影响。通过实验研究发现：页岩储层的自渗吸量与黏土矿物含量呈正相关,黏土矿物含量越高,单位体积页岩自渗吸量越大。滑溜水中的助排剂和防水锁剂能降低页岩与压裂液的表界面张力与毛细管力,导致页岩自渗吸量降低。页岩弹性模量越小,相同闭合应力条件支撑剂嵌入深度越大。页岩吸水导致弹性模量和强度降低,支撑剂嵌入深度大幅度提升。支撑剂嵌入深度与闭合压力线性相关,吸水后页岩的支撑剂嵌入深度与闭合应力关系的斜率大幅度提升。地应力对支撑剂嵌入的影响作用明显,围压增加,支撑剂嵌入深度大幅度降低,以期为页岩压裂效果评价和压后产能评估提供参考和理论支撑。     

页岩储层压裂裂缝表面软化规律实验研究

针对中国典型的页岩储层开展自发渗吸对比实验,并结合页岩表面硬度测试,分析了页岩自发渗吸能力与裂缝表面软化程度的关系,研究不同水化阶段页岩裂缝表面力学性质变化规律。实验结果表明:吸水最初的1 d是裂缝表面发生硬度伤害的主要阶段,占总伤害的50%~75%,随后硬度伤害持续、缓慢增加;渗吸速率和单位体积岩石吸水量与页岩裂缝表面软化程度并没有直接关系,但吸水孔隙体积倍数、有效驱动力系数与页岩裂缝面软化程度有明显的正相关性,其值越高水岩作用越剧烈。     

致密储层渗吸特征与孔径分布的关系

致密油气藏资源量巨大,作为重要的替代能源可以极大地缓解中国的原油对外依存度。致密储层微纳米孔隙发育,毛细管力渗吸作用强,充分发挥渗吸排驱作用对提高致密油气产出至关重要。然而,由于致密储层孔隙结构复杂,目前对于渗吸特征与孔径分布之间的关系尚不清楚。选取致密火山岩和页岩开展实验,并与致密砂岩进行对比。通过高压压汞测试和自发渗吸实验分别获得致密储层孔径分布和渗吸特征参数,并建立两者之间的相关关系。结果显示致密储层渗吸体积与时间的双对数坐标系下,自发渗吸曲线呈现三段式特征:初期直线段、曲线段和后期直线段。其中初期直线渗吸段为主要阶段,吸水速度大大超过扩散段,且吸水量占总吸水量的比例超过90%,可采用渗吸指数和扩散指数对渗吸特征进行表征。渗吸指数和扩散指数与孔径分布特征关系密切;渗吸指数约为0. 5,主要反映了宏孔孔径分布特征,渗吸指数越大,宏孔越发育;扩散指数低于0. 3,主要反映了中孔分布特征,扩散指数越大,中孔越发育。本文研究有助于理解致密储层渗吸特征与孔径分布的关系,对发挥渗吸驱替作用和提高致密油气高效产出具有重要意义。     

致密砂岩动静渗吸增油机理实验研究

鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层多采用水力压裂造缝后注水开发的开采模式,由于砂岩的亲水性依靠毛管力作用的渗吸采油对致密砂岩储层提高采收率至关重要。为了探明长7致密砂岩储层的渗吸增油效果,选取鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层天然岩心进行了静态渗吸、动态渗吸影响因素分析,之后进行了含裂缝天然岩心动态渗吸影响因素研究。结果表明：动态渗吸采收率为静态渗吸采收率的2倍左右。静态渗吸主要受到毛管力的作用,存在最佳界面张力使采收率达到最大;动态渗吸采收率由渗吸及驱替两部分组成,渗吸对总采收率的贡献范围为15%～40%,其中小孔隙为主要贡献者。含裂缝天然岩心驱替后焖井渗吸采油提高采收率10%～15%。研究成果为现场增油措施的实施提供了指导和参考。     

基于核磁共振实验研究致密砂岩渗吸特征

基于核磁共振实验及岩心压汞测试数据,研究致密砂岩储层自发渗吸过程,定量表征不同级别孔喉对自发渗吸作用的贡献;结合伪彩图像处理技术,对岩心渗吸过程进行可视化观测研究。研究结果表明:致密砂岩自发渗吸不只发生在岩心表面,对深层孔喉也有作用;渗吸过程毛管力起主导作用,重力与浮力作用微弱;识别出测试岩心的渗吸孔喉范围,0.1μm是区分提供渗吸动力喉道和主要泄油喉道的界限;整个渗吸过程可细分为渗吸前期、渗吸中期、渗吸后期3个阶段。     

低渗火山岩气藏渗吸机理实验研究

为深入研究喷发成岩的强非均质性火山岩气藏渗吸机理,综合使用气水驱替、核磁共振、X-CT成像等实验进行分析.结果表明,火山岩实验样品自发渗吸含水饱和度增加主要发生在渗吸初期的2 h,渗吸24 h已基本达到稳定状态,储层渗透率越小渗吸水饱和度越大.自发渗吸过程中微小孔隙渗吸速度和渗吸水分布比例均大于较大孔隙,约有80％的渗...     

盐间页岩盐离子扩散对自发渗吸驱油的影响--以潜江凹陷潜江组页岩为例

潜江凹陷盐间页岩富含石盐矿物,遇到水后迅速发生盐溶解、扩散,目前对于盐离子扩散对自发渗吸驱油的影响尚不清楚。以潜江凹陷的钙芒硝质盐间页岩、白云质盐间页岩和泥质盐间页岩样品为研究对象,开展页岩油储层逆向自发渗吸实验,采用低场核磁共振测试仪监测盐间页岩的渗吸过程中的油相变化。实验结果显示渗吸水进入盐间页岩后,将孔隙中的油以油滴的形式置换、排驱出来,具有小孔吸水、大孔排油的特征。初期小孔原油排出速率较高,大孔或微裂缝中的原油含量基本不变,但随着小孔原油排出速率的下降,新生的大孔或微裂缝中原油逐渐减少。此外,渗吸过程中,骨架结构中石盐矿物迅速溶解,产生大量的溶孔、裂缝。然而,量纲分析结果表明渗吸速率与石盐矿物含量具有负相关关系,石盐矿物含量越高,渗吸速率越低。石盐矿物的溶解引起颗粒崩落,堵塞基质孔隙,对储层产生了伤害作用,反而不利于孔隙中原油向新生溶孔、裂缝中迁移。研究了盐间页岩油储层中的盐的溶解、扩散机制及其对油动态迁移特征的影响,对盐间页岩的压裂液返排制度的建立和提高页岩油产出具有重要意义。     

新疆低渗透砂砾岩油藏自发渗吸实验研究

低渗透砂砾岩油藏开发困难,水的自发渗吸对原油的开采非常有利。影响自发渗吸的因素有岩样长度、润湿性、含水饱和度、压力以及油水黏度比等。利用自行研制的室内实验装置和核磁共振技术,研究了低渗透砂砾岩油藏中,以上各种因素对自发渗吸的影响,得到了一些规律,为新疆低渗透砂砾岩油藏的开发提供理论根据。     

页岩储层压裂液吸收能力及其影响因素研究

研究发现：人工裂缝壁面的压裂液渗吸是导致页岩储层返排率普遍低于30%的主要原因。针对四川盆地页岩样品开展室内自发渗吸实验,并与鄂尔多斯的致密砂岩和松辽盆地致密火山岩进行对比。结果表明：页岩储层压裂液吸收的驱动力为毛细管力和粘土吸附力。页岩中压裂液的空间为孔隙空间和粘土晶格空间,富粘土页岩的粘土吸水体积会明显超过气测孔隙体积。页岩的自吸能力与粘土含量及类型有关,粘土含量越高,自吸能力越强。伊利石和伊蒙混层的存在会大大提高自吸能力。此外,阳离子表面活性剂通过改变毛细管力进而降低压裂液自吸能力,Kcl溶液通过抑制粘土膨胀进而降低压裂液自吸能力。研究页岩基质自吸能力有助于确定压裂液用量、优化返排制度以及分析低返排对页岩气产出的影响。     

龙马溪组硬脆性页岩水化实验研究

硬脆性页岩水化对页岩气开发井壁稳定有重要的影响,为此,对龙马溪组硬脆性页岩进行水化实验研究,包 括矿物组成、微观结构、水化应力、自吸吸水率及岩芯浸泡等方面实验研究,探讨分析了硬脆性页岩水化过程与机理。 研究结果表明,页岩黏土矿物以伊利石为主,黏土矿物呈片状且定向排列,层理和微裂纹发育,为水化提供作用空间 和流动通道;页岩水化应力和自吸吸水率随浸泡时间增加而先上升后趋于稳定,页岩组构对上升速率或幅度有重要影 响;浸泡过程中,岩样表面主要形成平行层里面的裂缝,随着浸泡时间增加,岩样保持完整性或水化剥落成碎块,页岩 组构和胶结程度对页岩水化程度有重要影响;页岩水化是物理化学作用和力学作用相互耦合结果,前者使岩石断裂韧 性下降,后者使I 型裂纹应力强度因子增大,当应力强度因子大于岩石断裂韧性时,裂纹将扩展或增宽,逐渐形成宏观 裂纹,可进一步扩展成裂缝。     

川中大安寨裂缝性油藏渗吸注水实验研究

渗吸注水是低渗透裂缝性油藏注水开采的重要机理,合理的注水方式与注水参数对改善低渗透裂缝性油藏水驱开发效果具有指导意义。通过大量的室内实验研究,获得了大安寨油藏基质岩块自然渗吸动态规律和脉冲渗吸动态规律,为制定合理的油藏渗吸注水开发方式提供了理论依据。     

页岩气藏水力压裂渗吸机理数值模拟研究

针对页岩储层在水力压裂作业和生产中渗吸机理及作用规律不清的问题,开展了渗吸机理及其引起的地层伤害评估的研究。建立了考虑不同影响因素的页岩水力压裂渗吸数学模型,包括基质和裂缝流动,气体扩散和解吸,应力敏感效应和毛细管压力,然后,讨论了在压裂气藏和后续生产期间如何通过量化裂缝面表皮演变来评估由于渗吸机制导致的储层伤害现象。结果表明,（1）在试井以及生产阶段渗吸对储层特性有较大影响,极大的毛细管压力是导致渗吸现象和水力裂缝附近水封的主要原因;（2）对于实施了水力压裂增产措施的新井通过探测裂缝压力可以获得原始气体压力;（3）润湿相阻塞导致的储层伤害是影响致密气藏水力压裂井生产能力的主要来源之一。研究结果对于页岩气藏的渗流特性能够提供深刻的理解,尤其是为早期生产阶段降低由渗吸作用可能造成的储层伤害来优化生产提供理论依据。     

考虑氧化作用的富有机质页岩吸附水量

页岩气井大型水力压裂后压裂液返排率普遍较低,滞留压裂液可能诱发页岩产生裂缝,但在水力裂缝与天然裂缝中占据有效气体传输通道,影响压裂效果。选取四川盆地龙马溪组典型富有机质页岩,采用填砂管与粒状页岩模拟体积改造的页岩气层,开展了蒸馏水与氧化液体积改造后页岩气层吸附水量的对比实验,明确了氧化对压裂液渗吸分散到裂缝附近基块孔隙的作用与机理。结果表明,与蒸馏水相比,氧化作用可以增强页岩渗吸分散水相作用,降低页岩孔隙空间内的自由水量,增加页岩吸附水量;富有机质页岩氧化作用消耗有机质,分解有机黏土复合体,裂缝与孔喉壁面更多的黏土矿物接触压裂液,增加黏土矿物吸附水量,降低裂缝面及基块孔隙含水饱和度,释放渗流空间。建议根据具体工程地质特征,优选氧化性流体的加入时间及用量,充分发挥滞留氧化性压裂液的造缝能力,促进压裂液渗吸分散,实现压裂液少返排或零返排,增大气体在裂缝中有效渗流通道。     

自吸条件下火山岩气藏水锁伤害效应实验

 水锁效应广泛存在于火山岩气藏中,是火山岩气藏的损害类型之一,严重影响着火山岩气藏的开发效果.本文结合核磁共振技术通过室内实验研究,探讨低渗透火山岩气藏自吸作用下的水锁伤害机制及伤害程度,通过气驱反排实验模拟了火山岩气藏水锁解除过程.研究表明:各渗透率级别的火山岩岩心自吸吸入水饱和度与吸水时间并非呈线性关系,自吸开始的2h之内,岩心含水饱和度急剧增加,随着自吸时间的增加,岩心含水饱和度增加幅度越来越小,自吸16h后岩心吸入水量已基本保持不变;应用核磁共振技术研究了吸入水量与孔隙结构的关系,发现孔隙结构越复杂,岩心吸水量越大;通过反排实验发现,岩心含水饱和度以及水锁伤害率随反排孔隙体积(PV)数的增加而减小并趋于平缓,反排25PV后水锁伤害基本得到解除;针对目前水锁伤害评价存在的不足,结合储层中水锁伤害的产生和解除,提出一种改进的水锁伤害评价方法——动态水锁评价方法.     

鄂尔多斯盆地长7页岩储层长岩心注水实验

为了探索页岩储层有效注水方式,采用鄂尔多斯盆地长7页岩露头分别制作长度近100 cm、直径近10 cm长岩心12个,通过室内实验研究了长岩心连续注水、脉冲注水、不稳定注水、周期注水、水平井注水吞吐及常规井注水吞吐的采出情况。结果表明,在相同的采出程度下,连续驱替含水率最高,间注间采的周期注水方式含水率最低;最终采出程度间注间采的周期注水方式最高,为35.24%,连续注水最低,为28.35%。在相同轮次下,注入压力越高,注水吞吐采出程度越高,最高值为5.08%;在一定吞吐压力下,第一轮次采出程度最高,随着轮次增加,单轮次采出程度大幅下降,第三轮次降幅可达82.61%;水平井注水吞吐效果优于常规井注水吞吐。较高的注水压力,有利于获得较高的采出程度;压力变化幅度大有利于启动微小孔隙中的原油,提高原油采收率。注水吞吐由于缺乏能量连续补充,采出程度比周期注水低约30%。     

热水洗涤法处理龙口页岩油泥试验研究

采用热水洗涤法处理龙口页岩油泥。利用纯水清洗页岩油泥,考察液固比、搅拌频率、清洗温度、清洗时间对油回收的影响,确定纯水清洗的最佳工况。经过试剂筛选、复配,确定试剂配方为OP-10:Na2SiO3=1:3。通过正交试验优化工况,试验结果表明：温度70 ℃,搅拌频率330 r/min,清洗时间30 min,液固比为5:1,OP-10:Na2SiO3=1:3的浓度为6.0 g/L,含油率为60.31%的页岩油泥经过热化学法清洗后,残油率为2.84%。通过比较极差的大小,各因素对清洗效果影响的大小顺序为：试剂浓度>温度>液固比>搅拌频率。由SEM分析可知,清洗过程会对油泥的微观形貌产生一定得影响。试剂Na2SiO3清洗后油泥呈现网状沟壑结构,其分散程度和比表面积均有增加。在清洗试验后,清洗液可以循环使用,剩余的油泥渣制作成砖,进而减少对环境的二次污染。     

多孔性球形颗粒中液体的流动模型

提出了催化剂载体颗粒结构及其中流体流动的物理模型,导出了多孔性球形颗粒中流体流速的解析表达式并设计置换法实验进行了验证。