启动压力梯度对低渗气藏不稳定渗流特征的影响

为了准确描述启动压力梯度对低渗气藏不稳定渗流特征的影响,在广义达西定律基础上,通过考虑启动压力梯度的非达西渗流特征,分别建立了无限大、圆形封闭及圆形定压外边界低渗气藏的不稳定渗流数学模型。采用格林函数法获得各渗流模型的拉普拉斯空间解析解,利用Stehfest数值反演算法,将拉普拉斯空间解反演变换得到实空间解,通过实例绘制了不同启动压力梯度下的无限大低渗气藏井底压力与时间的双对数曲线。研究发现,气井定产量生产时,当启动压力梯度分别为0、0.001MPa/m、0.003MPa/m及0.005MPa/m,生产97h后,井底压力分别下降16.6%、19.6%、26.3%、33.4%,表明启动压力梯度越大,对井底压力影响越显著,井底压力下降越快,地层能量衰竭越严重,低渗储层动用越困难,单井有效动用范围越有限。该特征分析对加深启动压力梯度对低渗气藏不稳定渗流机理的研究与认识有一定的借鉴。     

鄂尔多斯盆地上古生界形成深盆气藏有关问题的讨论

针对鄂尔多斯盆地上古生界形成深盆气藏的有关问题，以深层气藏定性为目标展开讨论。初步认为本地区具有形成深盆气藏的部分地质条件和判别依据－如构造平缓、煤系大面积生烃、储层致密、区域盖层下含气较普遍、低压异常为主等。与阿尔伯达盆地深盆气藏相比，既存在着宏观上的某些相似性，但也存在着某些差异性－如本区尚未发现连通体内的气水倒置，气藏上倾方向主要靠岩性封闭，压力梯度曲线显示不出深盆气藏的曲线特征等。     

地层水相态变化与深盆气形成机理——以鄂尔多斯盆地上古生界为例

对比千米桥潜山异常高温气藏产水特征及封闭条件下汽、水相态模拟实验结果,分析鄂尔多斯盆地上古生界气藏形成过程和形成条件。镜质体反射率、磷灰石裂变径迹、包裹体均一温度测定表明,晚侏罗世—早白垩世鄂尔多斯盆地上古生界具有异常高的古地温场。异常高温促使煤系有机质快速熟化、生成大量天然气,同时地层水汽化,天然气与蒸汽互溶并逐渐积累产生异常高压;气(汽)相流体在异常高压推动下向封存箱内的上部地层扩散运移,降低下部异常高温地层的压力,加速地层水汽化并重新积聚压力,如此循环反复,气(汽)相流体逐渐渗透到封存箱的各个部位,封存箱内温度、压力趋于平衡,从而形成盆地级的高温高压气藏。晚白垩世—古近纪的抬升剥蚀导致上古生界温度、压力下降,蒸汽液化使气藏中的蒸汽和天然气浓度降低,从而形成了盆地级的低压气藏。     

论普光原油裂解气藏的动力学和热力学模拟方法与结果

论文以原油裂解气的动力学实验数据为基础,热力学模拟中提出油气藏多阶段模拟和流体超压泄漏与静水压力平衡再封闭的理论模型,应用PVTsim软件模拟计算了普光气藏不同地质历史阶段的流体压力变化曲线,及其对油气藏散失和保存的影响。模拟计算结果表明：在175～157 Ma[JP]油藏阶段的压力为25.2～49.8 MPa;在154～142 Ma油气藏阶段的压力为54.6～150.64 MPa,并在后期压力系数大于2.4时,发生流体泄漏,泄漏流体约为当时油气藏总量的22.89％时,达到与静水压力平衡再封闭的压力为62.13 MPa;在141～132 Ma主要为湿气裂解阶段,压力由68.2 MPa[JP]增加到170.9 MPa时,压力系数大于2.4,发生第二次超压泄漏,泄漏流体约为32.7％,达到与静水压力平衡再封闭的压力为70.1 MPa;在130～96 Ma为气藏进一步埋深阶段,裂解气增加很少,压力主要受温度增加而增加到86.62 MPa;由90 Ma抬升至当前,气藏压力因温度降低而降低到56.9～61.0 MPa;油裂解气藏在以上超压泄漏中的总散失率约为50.33％,总保存率约为49.67％.论文中PVTsim模拟油裂解气产生的超压现象,已由储层样品中发现捕获压力达155～165 MPa的高密度超临界甲烷包裹体所证实;模拟地质历史中油裂解气藏压力演变的最终结果也与当前普光气藏的PVT资料比较相似。     

东濮凹陷上古生界热演化史与生烃期关系

根据磷灰石裂变径迹、流体包裹体均一温度及EASY％Ro数值模拟等研究结果，结合构造演化及埋藏史特征，研究东濮凹陷上古生界热演化史与生烃期次。东濮凹陷上古生界经历了3个埋藏阶段：印支期地热梯度约为3．0℃／100m，上古生界埋藏受控于三叠系原始沉积差异，至印支期末Ro值多超过0．60％，有机质处于生烃早期，此后再次抬升至中生代末期；喜马拉雅早期(古近纪)发生大规模断陷，地热梯度为3．1～3．9℃／100m，东营组沉积后上古生界多达最大埋深，在凹陷北部处于成熟-高成熟阶段，南部处于高成熟-过成熟阶段，发生广泛的二次生烃作用；喜马拉雅晚期(新近纪以来)地热梯度为2．85～3．25℃／100m，新近系的广泛沉积使上古生界埋深再加大，但受热未超过前期。图3表3参10     

松辽盆地北部致密砂岩储集层原油可动性影响因素

以松辽盆地北部上白垩统青山口组高台子和扶余油层致密油为例,在核磁共振、高压压汞等分析的基础上,首次采用二氧化碳超临界驱替和超临界萃取实验方法,对不同岩性、不同含油级别的致密砂岩储集层原油可动性开展了定量研究。实验表明,在模拟松辽盆地北部致密油储集层温度76～89℃、压力35～42 MPa地层条件下,可动油启动时的孔隙度下限为4.4%,渗透率下限为0.015×10~(-3)μm~2,平均孔喉半径下限为21 nm。提出了致密砂岩储集层3种类型划分标准,Ⅰ类储集层可动流体饱和度大于40%,可动油率(可动油量占总油量的比)大于30%,启动压力梯度为0.3～0.6 MPa/m;Ⅱ类储集层可动流体饱和度为10%～40%,可动油率为5%～30%,启动压力梯度为0.6～1.0 MPa/m;Ⅲ类储集层可动流体饱和度一般小于10%,可动油率小于5%,启动压力大于1.0 MPa/m。致密砂岩储集层流体可动性主要受成岩作用和沉积作用影响,埋深小于2 000 m时以Ⅰ类储集层为主,大于2 000 m时主要为Ⅰ类、Ⅱ类储集层;三角洲内前缘相Ⅰ类储集层发育,三角洲外前缘和滨浅湖相以Ⅱ、Ⅲ类储集层为主。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田低压形成的控制因素

基于气田低压分布特征研究,从构造演化、沉积特征、地层流体性质等方面深入剖析鄂尔多斯盆地苏里格气田低压形成的主控因素。苏里格气田气藏压力主要为低压且受埋深影响较大,气藏顶底板发育多层欠压实泥岩,具有很好的物性和压力封闭条件,地层水特征亦反映气藏封闭条件好。苏里格气田地层压力经历了晚三叠世—早侏罗世正常压力状态、中侏罗世—晚侏罗世压力整体上升、早白垩世压力持续增大并达到最高及早白垩世晚期以来气藏压力逐渐降低的演化过程,最终形成低压。早白垩世晚期以来的构造抬升剥蚀作用导致苏里格气田储集层孔隙反弹增大和孔隙流体降温收缩,从而使得气藏压力降低,分别降低了0.673 MPa和原始地层压力的23.08%。苏里格气藏低压的形成是沉积配置、构造演化及油气成藏等多种因素作用的结果。图4参25     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

高庙沙溪庙组凝析气藏压裂技术研究及应用

高庙区块沙溪庙组气藏埋深2300.0~3100.0 m,平均孔隙度8.24%,渗透率0.22 m D,为低孔低渗致密储层。强应力敏、地层出砂及凝析油对储层的伤害,造成压后排液过程中井口压力下降快、返排率低,压后产量下降快。通过室内实验,优化压裂液中破乳剂加量为0.1%、防膨剂加量组合为0.5%WD-5+0.5%BM-B10+1%KCl,支撑剂采用80%的30/50目+20%的40/70目陶粒组合等压裂材料;利用测得的高压流体露点压力(26.2MPa),确定排液压力控制在15 MPa以上;最终形成了适用于高庙沙溪庙凝析油气藏的压裂技术,现场应用的18口井均取得较好效果,较前期平均单井测试产量提高129%。     

大庆深层火山岩储层应力敏感性研究

大庆火山岩气藏储层埋藏深,岩石类型复杂,储集空间复杂多样且较为致密、物性差,属于低孔低渗储层。为了研究气藏开发过程中的储层物性变化规律,对大庆火山岩进行了应力敏感性实验和岩石力学实验分析,结果表明：大庆火山岩硬度大,抗压强度高,应力敏感性不强,当有效压力从5 MPa增大到60 MPa时,孔隙度下降率小于5％(相对值);渗透率的变化较为复杂,孔隙型火山岩下降率较低,约为10％～20％,裂缝型火山岩在低压段受压后裂缝产生闭合,渗透率下降较快,高压段下降速率减缓,总的下降率约为40％～60％。对某一气藏的计算表明,当气藏由原始地层压力衰竭开采至后期低压时,储层的渗透率总体上下降不大,孔隙型储层仅下降约3.5％,裂缝型储层下降约17.1％。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界气藏充注动力计算方法

鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界气藏含气特征复杂,开发难度大。为此,从充注动力的角度分析了不同区带、不同层位成藏充注动力的差异性及其对该区气藏含气性的控制作用。首先根据该区上古生界气藏的地质特征,建立了气田的充注成藏模式,认为充注动力的主要类型为源储流体势差,其成因为烃源岩生烃增压产生的流体过剩压力;在此基础上采用泥岩压实的方法计算了成藏期烃源岩与储层的流体过剩压力和压差。计算结果表明:烃源岩的流体过剩压力介于13.0~22.0 MPa,源储之间的流体过剩压差介于3.5~9.5 MPa,流体过剩压力从烃源岩向储层或更外围地层整体呈逐渐减小的趋势。进一步将典型井烃源岩产生的流体过剩压力、源储压差与区域的生烃强度相比较,发现区域生烃强度越高,则流体过剩压力与压差就越大,表明成藏期的充注动力越强劲。结论认为:充注动力对该区气藏的含气性具有重要的控制作用,在储层物性、烃源岩与储层配置条件基本相当的条件下,充注动力越大,则储层含气饱和度越高。     

苏里格气田上古生界储层流体包裹体特征及成藏期次划分

苏里格气田是目前中国天然气探明地质储量最多的大型整装气田,也是未来中国最重要的天然气主产区之一.为确定苏里格气田上古生界天然气藏的天然气充注时间和成藏期次,利用LINKAM THMS600型冷热台和LABHR-VIS LABRAM HR800型显微激光拉曼光谱仪,采用较先进的包裹体测试技术及分析方法,对该气田上古生界储层流体包裹体样品进行了测试分析.结果表明,苏里格气田上古生界储层流体包裹体主要包括富CO₂包裹体、富CH₄包裹体和富高饱和烃包裹体3种类型.流体包裹体均一温度具有明显的双峰特征,两个峰值分别为90~120℃和140~150℃.这表明研究区上古生界天然气充注与成藏期次主要有2期.利用包裹体测试资料,结合埋藏史综合分析表明:早侏罗世晚期-晚侏罗世晚期(距今190~154Ma)和早白垩世(距今137~96Ma)是苏里格气田上古生界天然气藏的主要成藏期.     

元坝气田低渗透致密砂岩气藏压裂优化技术

四川盆地元坝气田上三叠统须家河组、下侏罗统自流井组砂岩气藏具有埋藏深、低孔低渗、温度高、异常高压、岩性致密、非均质强、破裂压力及延伸压力高等特点,为了解决该类储层水力压裂破裂压力高、施工难度大的难题,对现有的气藏压裂技术进行了以下优化：①研制新的低伤害压裂液体系,其降阻率为72%~79%,对岩心基质伤害率小于17%;②采用集成创新技术,如低应力小相位集中射孔技术、最优前置液多级粒径降低压裂液滤失技术、低砂比造长缝技术、超高压压裂技术、高效返排技术等;③配套140 MPa采气井口,140 MPa超高压设备和地面管汇、高压压裂管串、高压井下工具,将施工限压提高至120 MPa,确保成功压开致密储层。该优化技术在元坝气田现场试验4口井5层次,取得了良好的应用效果：施工最高压力达到118.5 MPa,最大排量5.5 m³/min,平均砂比15%~20%,最大加砂量40 m³,施工成功率达100%;降低了延伸破裂压力,增大了施工排量,增加了人工裂缝长度和宽度,易于加砂,提高了储层渗透率。     

延安气田下二叠统山西组流体包裹体特征及其地质意义

近年来,鄂尔多斯盆地东南部上古生界天然气勘探取得了重大突破。为了明晰该区上古生界天然气的成藏过程,以区内延安气田上古生界气藏主力产层——下二叠统山西组为例,通过对储层流体包裹体颜色、形态、成分、均一温度等特征的分析,结合埋藏史、热史模拟,确定了包裹体形成期次,厘定了烃类充注的地质年代,分析了油气充注与成岩演化的耦合关系。研究结果表明:①延安气田山西组储层流体包裹体主要赋存于自生石英、碳酸盐胶结物及石英颗粒愈合缝中,有CO_2、烃类和盐水3种类型的包裹体。②烃类包裹体的形成主要有两期,其中第一期主要发育在石英次生加大边和石英颗粒愈合缝中,均一温度介于90～110℃,气态烃组分以富CO_2和CH_4为主;第二期主要发育在石英加大边、碳酸盐胶结物及石英颗粒愈合缝中,均一温度介于130～160℃,气态烃组分以富CH_4为主。③山西组存在着两期烃类充注,其中第一期发生在晚三叠世—早、中侏罗世,该时期有机质开始生排烃并充注,长石和岩屑溶蚀形成次生孔隙,化学压溶作用开始发生并形成少量石英加大边;中、晚侏罗世,烃源岩进入成熟阶段,开始大量生排烃并开始第二期烃类充注,化学压溶作用加强,石英胶结大量发育;至早白垩世,烃源岩热演化达到高—过成熟阶段,大量生气,石英胶结继续发育,铁白云石发生沉淀;早白垩世末至今,烃源岩生烃作用逐渐停止。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田降本增效系列技术

为了应对国际油价持续低位徘徊的严峻形势和适应国内环境保护工作的新要求,中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地苏里格气田开展了地质、开发技术攻关。通过地震+储层构型分析,对该气田上古生界河流相砂岩气藏储层进行了定量表征;开展成藏机理及主控因素综合分析,对下古生界海相碳酸盐岩气藏储层进行了整体评价。在此基础上,从井位部署、轨迹设计、地质导向等3个方面完善了致密砂岩水平井开发技术,形成了大井组布井技术及针对上古生界、下古生界气藏多层系含气特点的立体开发技术。上述勘探开发系列技术在该气田的实施效果表明:(1)上古生界气藏新增建产有利区150 km~2,下古生界气藏筛选出含气有利区450 km~2;(2)水平井开发技术的完善,提高了水平井在上古生界气藏的实施效果,2016年完钻水平井平均有效储层钻遇率超过60%、平均试气无阻流量达45×10~4 m~3/d;(3)上古生界、下古生界气藏立体开发技术大幅度提高了天然气储量的动用程度,提高了单井产量;(4)大井组开发技术的规模应用使单井平均占地面积缩减49.9%、单井平均建井周期缩短10 d,同时还便于气井生产管理、减少了环境污染。结论认为,该系列技术为苏里格气田降本增效提供了技术支撑,可供同类型气田借鉴。     

压裂助排工艺优化设计研究

如何提高返排率、减少压裂液对地层的伤害,实现人工裂缝高导流能力,已经成为油气藏增产改造技术面临的重要课题。通过分析氮气、CO2的物理化学特性,研究了液氮、CO2的助排机理,建立气体伴注排液模型,编制了气体伴注设计软件,对影响压裂井气体伴注效果的因素进行了研究,并对助排工艺参数进行了优化设计。结果表明,随着井深增加和压力梯度的降低,液氮伴注比和氮气伴注排量略有增大;井深每增加100 m,液氮伴注比增加约0.3%;压力梯度每增加0.01 MPa/m,液氮伴注比降低约0.6%。随着泵注排量的增加,液氮伴注比增大。井底压力的变化幅度与井口注入压力的变化幅度基本相同;井口注入压力每增加5 MPa,井底压力也增加约5 MPa。随注入流量的增加,井筒压力逐渐减小;注入流量每增加0.5 m3/min,井底压力降低约1.75 MPa。对胜利油田某井进行液氮助排参数优化设计,压裂液返排率达到90%,压裂井产量增加了2.7倍,表明所建立的数学模型准确可靠,可以用于指导油田现场施工。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区东胜气田氦气成因来源及富集规律

近期勘探发现,鄂尔多斯盆地杭锦旗地区东胜气田上古生界多口井天然气中氦气含量达到0.1%以上,具有较好的工业开发价值。基于天然气地球化学特征的系统分析,发现氦气含量分布介于0.045%～0.487%之间,氦气以微量组分赋存于以烃类气体为主的烃类—富氦气藏中。杭锦旗地区上古生界煤系烃源岩中U、Th元素含量高于基底岩石,基底岩石中石英砂岩—石英岩U、Th元素含量稍高于片麻岩—花岗片麻岩;研究发现片麻岩—花岗片麻岩解析氦气丰度含量要高于石英砂岩—石英岩,煤系烃源岩解析氦气丰度远低于基底岩石,这主要与其生成的大规模烷烃气的稀释以及地质时代年轻有关,说明烃源岩作为潜在氦源岩所生成的氦气含量较低,无法形成具有工业价值的含氦气藏。东胜气田上古生界天然气伴生氦气³He/⁴He值介于(1.83～6.25)×10^-8之间,系统对比研究发现其来源于基底发育的太古界—中元古界变质岩—花岗岩系,氦气所赋存的天然气为典型煤型气,来源于石炭系—二叠系煤系烃源岩,与伴生氦气具有不同的来源,二者具有异源同储成藏特征,伴生氦气在运移、聚集与成藏过程中与上古生...     

鄂尔多斯盆地靖边气田下古生界非均质性气藏的产量递减规律

鄂尔多斯盆地靖边气田下古生界气藏具有非均质性强的特点,随着开发程度的提高,气藏地层压力逐渐降低,不同区块的生产动态特征表现出明显的差异性。为了给气田的滚动开发和产能弥补提供参考依据,在气田的不同开发阶段选择了有代表性的2个高渗透区块和1个低渗透区块开展了气井定压生产试验。通过Arps产量递减分析方法,对于井口压力为13 MPa、6 MPa和3 MPa的生产条件下的试验数据进行了分析,揭示了该气田下古生界非均质性气藏的产量递减规律：高渗透区块在高压和低压条件下的产量递减均符合指数递减类型,且随着井口压力的降低,产量递减率趋缓;低渗透区块的产量递减符合双曲递减类型;同时高、低渗透区块的产量递减率又表现出一定的共性,在采气速度一定的条件下,产量递减率与井口压力呈正比,与动用地质储量、泄流半径和储层能量补给速度呈反比。     

低渗透气藏水平井开发技术难点及攻关建议——以鄂尔多斯盆地为例

鄂尔多斯盆地蕴含上、下古生界两套气藏,地质复杂程度高,非均质性强,大规模运用水平井开发的实践虽然形成了相关的配套开发技术,基本上实现了低渗透气藏的高效开发,但未来提升单井产能的技术攻关方向仍不明确。为此,将以苏里格气田为代表的上古生界气藏和以靖边气田为代表的下古生界气藏作为研究对象,对282口水平井从构造、沉积、储层、地震、钻井、改造等方面进行了整体研究。结果表明：长庆气区已形成的储层预测及精细描述技术等5项特色水平井技术系列是有效、实用的,但仍面临着3项急需攻克的瓶颈难题,可以从储层定量表征、小幅度构造识别及描述、水平井开发井网优化及提高采收率、水平井改造技术攻关、降低开发成本新策略等5个方面共17项技术措施入手进行攻关,以进一步降低低渗透气藏开发风险并提升单井产能。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田低效气藏的形成机理

鄂尔多斯盆地苏里格气田是一个地质储量为5336.52×10⁸m³、含气面积为4054.6km²的大气田,同时也是一个低丰度储量、开发难度大的气田。对该气田低效形成机理的研究结果表明,储集体内部非均质性强,平缓构造背景导致气柱高度小,因而气层连通性变差,异常低压使天然气穿透流动能量不足,这些是导致气藏低效的主要因素。