致密碳酸盐储层裂缝特性描述及模拟

科威特西部的Najmah/Sargelu储层是一个致密碳酸盐储层,其裂缝网络造成了目前孔隙度和渗透率现状。一种多学科的综合方法把地质学(井眼成像测井(BHI),岩心和电缆测井),地球物理学(地震相分析(SFA))和油藏工程数据(生产,生产测井(PLT)和试井)结合起来就可以确认裂缝的主要类型,预测它们在储层中的发生,同时确定不同裂缝类型的水力压裂特性。     

利用岩石声学特性评价致密砂岩储层含气性

致密砂岩气藏地质条件极其复杂,储层埋藏较深,在压实作用下孔隙空间变小,流体所占岩石体积含量降低,在测井信息中所占比例较少,使得致密气层的测井识别比常规气层困难.以岩石物理特征和气藏特征为基础,应用岩石物理实验手段和分析技术,通过对不同岩性、物性、含气性岩心声学特征参数变化规律的分析研究,建立非电法测井定量评价致密砂岩含气饱和度的方法,综合评判致密砂岩储层性质.通过对实际资料的处理解释和试气资料的成果验证,证实该技术在致密砂岩气层识别评价中具有较好的应用效果.     

高孔高渗岩石声学参数的实验研究

对大庆油田１５块高孔、高渗岩样,利用四种没频率的纵波换能器和两种不同频率的横波换能器在完全饱气和气的条件下进行了声学参数测试。测量时除得到岩样在含气和含水时纵、横波速度及幅度外,同时采集了声波波列对所采集的波列在频域上进行了波谱分析。发现在完全饱气和完全饱水时,随着孔隙度的增加,速度的频散变大,声波波频漂移变大。饱气和饱水岩样对纵波、横波的衰减不同,在频域波谱上出现了不同的主频漂移。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩储层三维岩石力学参数场研究

作为中国石化重要的天然气勘探开发基地之一,鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密砂岩气藏目前水平井压裂开采效果不理想。针对该气田上古生界致密砂岩储层岩石力学参数研究较为薄弱的现状,在对目的层岩心力学参数单轴/三轴压缩试验测试和纵横声波速度测试的基础上,首先建立了静态、动态弹性参数转换关系和纵横波速关系;在此基础上结合前人成果构建了岩石力学参数单井计算模型;并进一步运用测井资料和三维地震层速度资料确定了目的层力学参数场特征。结果表明,该区上古生界致密砂岩储层内聚力在2～10MPa之间,内摩擦角在30°～42°之间,抗张强度多数集中在5～15MPa之间,抗压强度多数集中在150～250MPa之间。太2段-盒1段弹性模量大部分在15～40GPa之间,泊松比在0.22～0.27之间,横向上每一层岩石弹性参数都存在明显的非均一性,垂向上随深度增加岩石力学参数呈变大趋势。该研究成果一方面可为该区地应力场模拟、气田钻完井设计及目的层压裂改造施工提供基础力学参数,同时研究中确定的动静态岩石力学参数转换、纵横波速等定量关系可为邻近地区相关研究提供参考或借鉴。     

岩石力学参数求取方法进展

准确求取岩石力学参数对于制定完善的钻井、完井与油气开发方案和技术措施，降低作业风险具有重要的作用。介绍了两种求取岩石力学参数的方法，即实验室试验法和测井资料法，其中由于测井资料的获取相对容易，且表征地层的信息连续，因而得到了广泛应用，给出了利用测井资料求取岩石弹性参数和强度参数的基本公式，对钻井与开采过程中由于泥页岩水化和岩石环境的改变对岩石力学参数的影响进行了详细的分析，找出了其变化规律，并给出了相应的求取岩石力学参数的数学模型，丰富和完善了岩石力学参数求取方法，指出在求取地层坍塌压力、地应力等参数及制定技术措施和技术方案时，应当应用当时地层条件下的岩石力学参数值。     

低孔低渗岩石声学参数的实验研究

对大庆油田芳深８井２０块低孔,低渗岩样,在完全饱和水和气的条件下进行声学参数测试。除得到岩样在含气和含水时纵,横波速度及幅度外,还记录了波列,并在频域上进行波谱分析,发现除了可根据纵横波速度比区分饱气和饱水岩石外,饱气和饱水岩样由于对纵波,横波的衰减不同,在频域波谱上出现了不同的主频漂移,其中不等粒砂岩岩样的主频漂移明显,因此岩石的主频漂移可望成为识别储层中含气和含水的新的特征参数。     

致密砂岩油气储层岩石变形理论与应力敏感性

在致密砂岩油气藏开发过程中,由于孔隙压力下降,导致有效应力增加,储层岩石孔隙、裂缝发生形变和渗透率受到影响。从岩石力学角度分析了与致密砂岩形变相关的理论及形变影响因素,并通过应力敏感性实验研究了有效应力改变条件下的致密砂岩岩样孔隙度、渗透率变化规律。结果表明:致密砂岩形变主要为应力变化时孔隙体积及裂缝宽度的变化,认为致密砂岩油气藏开发过程中储层岩石的形变一般属于弹性形变或者弹-塑性形变。形变取决于岩石碎屑颗粒硬度、颗粒之间接触关系、胶结情况、岩石中裂缝发育特征等。有效应力增加在压缩致密砂岩孔隙、喉道体积以及裂缝宽度的同时,也使得其渗透率大幅度降低,造成严重的储层损害。     

致密砂岩储层测井数字岩石物理研究需求、进展与挑战

致密砂岩等非常规储层孔隙空间复杂,常规驱替等实验手段不能满足其岩石物理研究精度和时效性要求,亟需大力发展测井数字岩石物理分析技术。在分析测井数字岩石物理研究技术发展历史的基础上介绍了近年来在配套设备、模拟方法等方面取得的进展。结合致密砂岩储层特征讨论了该技术现阶段面临的4个主要问题和挑战:①分辨率与储层非均质性之间存在矛盾严重影响模拟精度;②图像分割与构建数字孔隙格架过程的多解性强;③缺乏能够模拟黏土矿物影响的方法模型;④现有模拟方法的时效性亟需优化完善。指出了该技术近期需重点攻关的2个方向为多分辨率三维孔隙网络整合和趋势云分析技术。     

鄂尔多斯盆地临兴地区致密砂岩储层岩石力学参数和地应力分析

地质力学分析在油气勘探开发过程中发挥重要作用,但临兴地区下石盒子组储层地应力研究相对滞后。在岩石力学实验和阵列声波测井分析基础上,对临兴地区下石盒子组储层致密砂岩岩石力学参数和地应力开展评价。结果表明：(1)临兴地区下石盒子组静态杨氏模量14.7～37.1 GPa,静态泊松比0.207～0.294,致密砂岩动静态岩石力学参数呈良好的线性关系,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,杨氏模量和泊松比明显增大;(2)临兴地区下石盒子组最大水平主应力43～94 MPa,最小水平主应力在4～27 MPa,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,致密砂岩最大和最小水平主应力明显增大。本研究成果可为临兴地区滚动勘探开发提供基础地质依据。     

致密碳酸盐岩速度——压力实验研究

在高频实验下,对实验样品进行常规吸入饱和法得到纵、横波速度与围压之间的关系是十分复杂的。在低围压时,波速随围压的增大呈非线性增大,当围压较高时,速度增大的速率放缓。将实际测量获得的围压速度关系图与理论预测值进行比较,发现纵波速度实际测量与理论预测之间存在一定的偏差,横波速度实际测量与理论值的偏差较小。从孔隙结构角度出发,定性地描述了这一现象产生的原因。     

碳酸盐岩油藏岩石润湿性评价实验研究

为了明确碳酸盐岩油藏岩石的润湿性及其影响因素,利用自吸驱替方法定量测定了碳酸盐岩岩心充分老化后的润湿性和渗吸采出程度以及蒸汽驱后岩心润湿性的变化,并通过相对渗透率法对碳酸盐岩储层岩石润湿性进行定性研究。结果表明:碳酸盐岩岩心呈亲油或者弱亲油的润湿特征,油藏渗流阻力较大,自吸采出程度低。岩石矿物组成及原油组分是润湿性的主要影响因素;而高温蒸汽驱后碳酸盐岩岩心润湿指数变小,润湿性由强亲油—亲油向弱亲油方向转变。热采条件下岩心润湿性得以改善,共渗区含油饱和度由20.5%提高到37.0%,较之冷采提高了1.8倍;热采通过降粘、润湿改善等作用机理,驱油效率由29.7%提高至59.0%。润湿性的改变有利于提高油藏的采出程度。     

超临界二氧化碳压裂过程中注入压力对致密砂岩力学特征的影响

针对致密砂岩气藏采用超临界二氧化碳压裂技术开发中,未考虑二氧化碳流体对储层岩石力学影响,从而导致设计压裂施工参数与现场实际不吻合问题,取苏里格气田2 800 m左右石盒子组地层岩心,在围压38 MPa、温度85 ℃下,模拟地层条件开展超临界二氧化碳压裂致密砂岩岩石力学特征实验,测试二氧化碳注入压力从3 MPa增加到35 MPa,然后加轴向压力至岩石破坏,获得致密砂岩岩石应力—应变曲线。研究表明,随超临界二氧化碳注入压力增大,致密砂岩抗压强度、弹性模量均减小,泊松比则增加,脆性指数先略微增大而后呈减小趋势。拟合出脆性指数与二氧化碳注入压力的关系式,相关系数为0.903 6,注入压力为4.55 MPa时脆性指数极值为0.483 5。超临界二氧化碳压裂时应考虑注入压力对岩石力学参数的影响,弹性模量、泊松比、脆性指数等岩石力学参数影响致密砂岩裂缝起裂及扩展规律。     

塔中北斜坡致密碳酸盐岩盖层特征及其控油气作用

塔中北斜坡鹰山组发育大型海相碳酸盐岩凝析气藏,其上部盖层为良里塔格组3-5段的致密碳酸盐岩。在平面上,这套盖层基本上覆盖整个塔中北斜坡;在剖面上,致密灰岩呈块状分布,叠置相连,从而封闭下部鹰山组中的油气。通过对良3～5段致密碳酸盐岩盖层的岩性、厚度以及泥质含量几方面特征的分析,总结它们的分布规律及其与油气的关系,进而探讨影响塔中北斜坡这套致密灰岩盖层封闭性的主要因素。其中重点分析了致密灰岩盖层厚度和泥质含量对油气分布的控制作用,结果显示塔中北斜坡良里塔格组的致密灰岩盖层厚度达到80 m,泥质含量的自然伽马测井响应值达到20API即可以有效的封闭油气,厚度和泥质含量在影响油气封闭性方面具有互补关系。     

碳酸盐岩溶蚀规律与孔隙演化实验研究

通过流体在岩石内部孔隙中运移与反应的实验方式,开展0.2%乙酸与4种类型碳酸盐岩的溶蚀实验,对溶蚀作用的控制因素及溶蚀效应进行研究。结果显示碳酸盐岩溶蚀量与温度呈反比、与压力成正比,且温度效应大于压力效应,因此浅埋藏低温环境是碳酸盐岩规模溶孔形成的有利条件。定量对比溶蚀前后孔隙体积和渗透率的变化,以及岩石内部孔隙演化,指出孔隙结构明显控制碳酸盐岩溶蚀效应和溶孔演化。孔隙型白云岩的孔隙分布具均质性,经历溶蚀后,孔隙体积和渗透率相应增加,且增加的是基质孔隙,储集空间类型保持为孔隙型;孔隙型灰岩由于初始孔隙和组构非均质性强,溶蚀导致孔隙体积和渗透率增加均较显著,但增加的是裂缝型孔隙,储集空间类型演化为缝洞型;溶蚀对裂缝-孔隙型白云岩和裂缝型灰岩的渗透率改善显著,渗透率增加2~3个数量级,且主要增加沿溶缝发育的孔(洞),储集空间类型演化为缝洞型。     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。     

高钙质致密油酸岩反应动力学参数试验研究

准噶尔盆地二叠系芦草沟组致密油储层主要为白云岩与碎屑岩过渡的云质岩沉积,目前,主要采用直井分层压裂、水平井分段压裂等进行开发生产,也尝试过酸化/酸压改造。采用旋转岩盘试验仪系统测试了常规盐酸体系、胶凝酸体系和转向酸体系与吉251井岩心的反应速度常数、频率因子、活化能、反应级数和H+有效传质系数等反应动力学参数,建立了反应动力学方程,可为酸压优化设计提供可靠的依据。与典型石灰岩、白云岩、复杂岩性油气藏的反应动力学方程对比表明,该储层的酸岩反应为传质-表面反应共同控制。     

致密煤岩气藏压裂液损害实验评价

致密煤岩气藏必须采取增产改造措施才能获得经济产量。部分煤层气井在压裂施工后,未达到理想产量,主要原因之一是压裂液对储层的损害。国内外开展压裂液对煤岩储层损害评价时,多采用煤粉压制的人造岩心,不能真实反映煤岩储层天然结构特性。文中以宁武盆地致密煤岩为研究对象,钻取柱状煤岩样品,开展了盐敏和压裂液损害评价实验。盐敏实验确定实验用KCl溶液的质量分数为1%。压裂液损害实验表明,活性水压裂液、清洁压裂液A、离子平衡压裂液的平均损害程度分别为46.61%,39.12%,85.42%,煤样与这3种压裂液作用后接触角减小、亲水性增强、压裂液返排困难;而弱酸性清洁压裂液B使煤样渗透率平均提高了46.57%,亲水性减弱。综合分析认为,损害煤岩储层的主要机理是亲水性压裂液吸附导致的煤岩基质膨胀。该研究方法及获得的认识对致密煤岩气藏压裂液设计具有借鉴意义。     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。     

塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩储层酸岩反应动力学实验

塔中地区碳酸盐岩储层极其致密,酸化/酸压措施是该地区常用的增产措施,而酸岩反应动力学参数是酸化/酸压设计及分析酸岩反应速度规律的重要参数。首先阐述灰岩与HCl的反应原理及各动力学参数的求取方法,其次通过室内实验,用酸岩反应及腐蚀速率测定仪测定塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩与20%胶凝酸反应的相关数据,经处理后求取酸岩反应速度常数、反应级数、反应活化能、H＋有效传质系数等酸岩反应动力学参数。这些参数真实可靠,为该地区酸化/酸压优化设计及酸岩反应规律分析提供了科学依据。