低渗透岩体饱和渗流研究进展

低渗透介质中的水流会影响水文地质系统和地球化学系统的演化,影响石油和矿藏的形成。低渗透介质在废弃物的处置和填埋、工程安全以及环境变化方面都是非常重要的。长期以来,人们在分析中一直以达西定律为基础,却没有在符合实际的低压力梯度下对其进行验证。由于低渗透介质中的水文地质条件的复杂性以及在测量水头和孔隙流体取样上的难度,分析比较困难。通过对低渗透介质饱和渗流研究的回顾,就非达西流、多因素作用下的耦合渗流以及渗透和超滤现象进行了讨论,对影响和阻碍低渗透渗流研究的因素进行探讨,并就开展进一步研究提出了相应的建议。     

低渗透砂岩油气储层裂缝及其渗流特征

综合分析了不同地区低渗透砂岩油气储层裂缝的发育规律、渗流特征及其控制因素,发现低渗透砂岩储层裂缝以高角度构造裂缝为主,裂缝的间距一般呈对数正态函数分布,并与岩层厚度呈正线性相关关系。裂缝的发育受岩性、岩层厚度、沉积微相、构造和应力等因素控制。裂缝渗透性受现应力场的影响,通常与现应力场最大主应力方向近平行裂缝的渗透性最好,但其它方向裂缝的渗流作用不容忽视。裂缝提高了低渗透砂岩储层的可动油饱和度,同时又影响井网部署和注水开发效果。     

向斜成藏理论及其石油地质意义

传统的石油成藏理论适用于中高渗透储层,流体的渗流特征是达西渗流,主要作用力是浮力,油气分布在构造高部位或砂体高部位,主要是寻找圈闭。但是在低超低渗透储层和致密储层中,流体的渗流特征是非达西渗流,传统理论不再适用,油水不能发生正常的重力分异,流体在超压作用下以幕式排烃方式发生初次运移,石油在储层中运移要以非达西渗流方式通过变形才能缓慢通过,这种运移必然降低流速产生滞留效应导致石油在低部位大量滞留并聚集成连续油藏。这种滞留油藏的产生,可以形成背斜区圈闭含油、斜坡区相对高部位含水、而相对低部位却连续含油的油水倒置现象。由于滞留油藏无需构造和岩性边界圈闭,无需统一压力系统和油水边界,改变了传统上的圈闭找油模式,拓展了油气藏的概念,形成了低超低渗透储层、非常规、致密油等成藏研究的理论基础。向斜成藏理论的提出,是对传统石油成藏理论的重要补充,拓展了油气勘探领域,使油气勘探从构造高部位转向构造低部位,增大了石油资源量,对勘探开发具有重要的指导作用。     

低渗透砂岩油气成藏特征及其勘探启示

低渗透油气藏在国内外分布都非常广,占有很大的资源量和储量。低渗透砂岩具有特殊的成藏特征,主要表现在：（1）储层颗粒细、分选差、胶结物含量高,长石和岩屑含量普遍较高,成分成熟度和结构成熟度低,孔隙度、渗透率低,主要为细小孔微细喉型、微孔微喉型,裂缝相对发育,排驱压力大;（2）除了具有一般油气藏的异常高压外,低渗透砂岩油气藏还表现为异常低压,并且出现异常高压和异常低压共存;（3）油气藏内缺乏油（气）水分异,油水关系复杂,常出现油（气）水关系倒置;（4）浮力对低渗透砂岩油气运移的作用非常有限,油气运移的主要动力为异常高压等,油气的运移表现为非达西运移特征,输导体系以裂缝、相对高渗的砂体和局部不整合为主,运移距离比较短,侧向运移不强;（5）低渗透砂岩的含油（气）饱和度一般都小于60%,并且含油饱和度与孔隙度和渗透率的关系比较复杂,储量丰度比较低,主要聚集在岩性或岩性-构造复合圈闭中,受构造影响不大,油气呈大面积分布。因此,低渗透砂岩区的油气勘探应当突破传统的构造高点勘探油气的思想,在构造斜坡下倾部位或向斜区勘探油气,在勘探中注意寻找低渗透砂岩油气富集的“甜点”。      

致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例

为了研究三肇地区扶余油层砂岩储层特征,采用三维CT扫描技术和恒速压汞技术,对储层微观孔喉结构特征进行表征。结果表明,常规砂岩储层的孔喉大量发育,连通性好,为微米级孔喉。致密砂岩储层孔喉非均质性强,孤立零散分布,连通性差,以纳米级孔喉为主。微观孔喉特征的差异决定了油气充注、运移、聚集及渗流机理等成藏动力学特征具有差异性。通过对该区扶余油层砂岩储层的高压压汞实验、浮力与毛细管阻力公式计算及岩芯流动实验进行分析,认为油气在常规砂岩储层中初次运移动力是超压,二次运移及聚集的主要动力是浮力,油气以侧向运移为主,断层和砂体的匹配是主要的运移通道,流体流动状态呈达西渗流规律;油气在致密砂岩储层中运移动力为超压,油气以垂向运移为主,流体呈低速非达西渗流现象,以活塞-推挤的方式聚集。由于常规和致密油藏成藏动力学特征的差异,决定了油藏地质特征及分布的差异。三肇地区常规油藏主要是远距离、构造高部位聚集,上油下水规律明显,受构造控制;致密油藏主要是近距离、源下聚集,"甜点区"富集,圈闭边界不明显。     

低渗透油藏渗流机理的研究——评《低渗透砂岩油藏开发技术》

随着石油探勘开发技术的不断创新提高,已探明的低渗透油田储量在我国石油储量中占比越来越大。相关数据表明,全国总体未动用石油储量中非稠油低渗油田储量可达一半以上。低渗油田赋存地质复杂多变,具有极大的开采技术难度,因此国内对低渗透油藏储量的准确评估、地质状况的分析及开发过程中油藏内多相渗流机理的探索研究是当前亟需解决的问题。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组低渗透砂岩油藏成藏机理与成藏模式

低渗透油藏在国内外分布十分广泛,逐渐成为未来石油勘探开发的重要接替领域。与常规油藏不同,低渗透砂岩油藏具有以下特征：(1)含油饱和度低,与储层物性关系复杂;(2)油水关系复杂,无明显的油水界面;(3)大面积广泛分布,受构造高低控制不明显;(4)距离源岩越远,石油富集程度越差。陇东地区延长组低渗透砂岩油藏的成藏机理研究表明：低渗透砂岩储层排替压力较大,浮力很难驱动石油发生明显的运移,石油在优质烃源岩生烃作用产生的剩余压力驱动下,向上、向下连续充注进入邻近砂体,近源聚集,形成原生油藏;裂缝发育条件下,已聚集石油可在浮力驱动下沿裂缝进行垂向、侧向运移调整,远源成藏,形成次生油藏。综合石油成藏期次、裂缝特征及形成时间、储层孔隙演化史以及成藏动力演化等特征,建立了陇东地区延长组油藏的成藏模式：早期低熟油小规模充注模式、中期成熟油大规模充注成藏模式、晚期构造抬升调整成藏模式。其主要控制因素为源储大面积广泛接触奠定了低渗透砂岩储层石油富集的基础,优质烃源岩生排烃范围控制了原生油藏分布范围,裂缝发育特征控制了次生油藏分布部位。     

影响低渗透油藏低速非线性渗流的实验研究

以膨胀性的粘土为主要研究对象,通过粘土浆体的流变性实验和填砂管渗流实验,并使用一种新研制的微流量测量工具,研究了低渗岩心在较低流速下的渗流特性;利用微尺度流动理论,Einstein粘度定律等进行了理论分析,对引起低渗透油藏低速非线性渗流的影响因素进行了初步的探索.结论认为,粘土的膨胀性以及其水化后形成浆体的流变性是引起低速非线性渗流的主要因素之一.     

低渗透油藏非达西渗流地层压力计算方法及分析

低渗透油藏非达西渗流时,地层的压力分布与常规达西流动情况下不同,储层存在压力波及不到的区域,难以有效动用。为此,基于渗流理论中质量守恒和动量守恒方程,建立了考虑启动压力梯度存在的新的不稳定渗流数学模型,推导出非达西径向流解析解和产能方程,形成了低渗透油藏新的地层压力计算方法,为低渗透储层的油藏评价和开发设计提供了理论依据。计算分析表明：低渗透油藏非达西流动下压力分布不同于以往有激励即有响应的达西流动情况,近井地带能量递减远快于常规油藏达西流动的情况,储层波及范围小,井筒外围有很大一部分面积的油藏没能有效动用。     

油气成藏过程对低对比度油层形成的控制作用

低对比度油层的识别是目前油气勘探开发中急需解决的重要问题之一,而解决其成因是识别低对比度油层的基础和关键所在。以松辽盆地南部大情字井油田青二段为例,重点研究了油气成藏过程在此类油层形成中的控制作用。松辽盆地南部大情字井油田青二段为典型低孔—低渗储层,油气运移的阻力相对较大,圈闭构造幅度较小,因而油气成藏动力相对不足。油气成藏过程中成藏动力不足、多期成藏和成藏后受构造活动改造等原因导致油水关系复杂,这对低对比度油层的形成具有重要的控制作用。     

苏里格低渗砂岩大气田天然气充注运移及成藏特征

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部,属于典型的低渗砂岩大气田.苏里格气田上古生界天然气组分和碳同位素组成特征变化较小,反映其来源和成藏过程的一致性.基于对成藏地质背景、储层物性、天然气地球化学特征、烃源岩成熟度、甲烷碳同位素动力学的综合分析,认为苏里格气田天然气主要为近源充注、近距离运移和聚集,为石炭系一二叠系煤系烃源岩生成的累积聚气.天然气运移输导体系主要包括砂体一孔隙、微裂缝及小断层等,由孔隙和裂缝构成的网状输导体系在成藏过程中起了重要作用,表现为动力圈闭成藏.苏里格气田形成过程经历了早侏罗世末期、晚侏罗世至早白垩世末期、早白垩世末期至今3个演化阶段,存在下生上储和自生自储两种成藏方式.     

三塘湖油田低压低渗透砂岩油藏井网优化设计研究

三塘湖油田西山窑组为"低孔、低渗、低压、高粘"复合圈闭砂岩油藏,属于辫状河-三角洲前缘沉积,成南北向带状分布,储层非均质性强,开采难度较大。通过对该油田地质特征的分析,结合不同井网的实际生产情况、应用数值模拟技术合理优化井网类型,从而为新区开发提供了理论基础。     

不同成因类型致密砂岩气成藏过程及机理研究进展

根据前人大量的研究成果,总结了致密砂岩气成藏过程和机理的研究进展。根据成因将其分为致密常规、致密深盆和致密复合砂岩气藏。致密深盆气和常规致密气成藏过程分别为:储层致密化→气体充注→聚集成藏、烃源岩生排烃→运聚成藏→储层致密化→构造改善。而致密常规和深盆砂岩气在构造叠合作用下则形成致密复合砂岩气藏。常规油气藏的背斜、断层、水动力等封闭机理适用于常规致密砂岩气藏。致密深盆砂岩气成藏机理包括水体封闭、上浮受阻、侧向断层-垂向页岩封闭、地层-成岩作用复合封闭、动态平衡圈闭和驱动压差等成藏封闭机理。其中,学者们较为公认的是动态平衡封闭机理。这种机理实质上为力学平衡与物质平衡共同作用下的动态圈闭系统,但仍存在某些方面的不确定性。所以为了更清晰地认识与研究不同地区致密砂岩气成藏机制,结合实际地质演化的特殊性进行综合判断将为其勘探开发提供一定的理论依据与指导。     

断层纵向输导与储层非均质性耦合控运模拟实验研究

在物理模拟实验的基础上探讨了断层输导能力与储层非均质性对油沿断层垂向运移和侧向分流的控制机理与模式。研究结果表明,断层输导能力与储层非均质性对油运移的控制本质上表现为“物性”（断层与储层渗透率比值）与“动力”对油垂向运移和侧向分流的耦合控制作用。两者对油的运移和纵向分布的耦合控制作用可概括为强输导能力断层-反韵律储层控运、弱输导能力断层-反韵律储层控运和强输导能力断层-正韵律储层控运3种模式。第一种模式中,油沿断层垂向运移的过程中不易侧向分流,油主要富集在直接位于区域性盖层之下的储层中;第二种模式中,油沿断层垂向运移的过程中较易侧向分流,油在纵向上各储层中均有一定的富集;第三种模式中,油沿断层垂向运移的过程中极易侧向分流,油大多富集在下部物性最好的储层中。     

三角洲前缘砂体中石油二次运移与聚集过程物理模拟及结果分析

物理模拟是阐明油气二次运移的效率、机理及其在圈闭中的聚集过程的一个重要途径。针对三角洲前缘砂体这种最有利于油气藏形成的砂体类型,设计了石油在多层均质砂层构成的指状非均质储层运移物理模拟实验模型,来考查石油二次运移的通道、效率和速率。实验表明,石油二次运移的通道十分有限,石油在砂状体的最凸出部位进入储层后,主要沿指状砂体中央有限的通道（约5cm宽）由油源向圈闭运移,而且运移速度很快,约1．4cm/min,通道上含油饱和度较低,约16％。当到达顶部的封闭层后,石油开始聚集成藏。这就表明了石油二次运移、聚集成藏具有沿着有限通道快速、高效运移、聚集成藏的特征,揭示了石油运移“高速公路”的存在和油藏形成与大量排烃同步这一成藏规律。     

低渗透油气资源勘探开发技术进展

通过对国内外低渗透油气资源的分类、资源量、分布状况、勘探开发技术研究现状的分析,指出低渗透油气层的识别和改造技术、钻采工艺技术是当前国际低渗透油气勘探开发技术研究的热点。当前和未来国际低渗透油气资源研究将主要关注:低渗透储集层优质储集体预测技术、压裂技术、水平井和多分支井技术、小井眼钻井技术、超前注水技术、层内爆炸增产技术、微生物采油技术等技术领域。我国今后需要进一步发展超深井钻井、沙漠山地等复杂地表条件高分辨率地震勘探和解释技术、复杂岩性油气层测井技术、低渗透含油区带优选技术、低渗透储层微观孔隙结构研究技术、低渗透储层裂缝先期预测技术、开发压裂优化注采系统技术、水平井、复杂结构井压裂技术、低渗透油藏注气提高原油采收率技术、小井眼钻井技术等。     

静水条件下背斜圈闭系统石油运移和聚集模拟实验及机理分析

静水条件下背斜圈闭系统石油运移和聚集的模拟实验表明：（1）不同砂层组合方式的背斜圈闭系统中，油的运移方向、路径和通道不同，其中，均质和反韵律砂层组成的背斜圈闭系统油的运移方向、路径和通道比较简单，而正韵律组成的背斜圈闭系统中油的运移方向、路径和通道比较复杂；（2）油的充注速率对油的运移方向、路径和通道具有重要的影响，当充注速率较小时，油仅在一些渗透率较高的砂层中运移，当充注速率较大并超过渗透率较高的砂层的运载能力时，则油可以进入一些渗透率较低的砂层；（3）运载层的岩性组合和渗透率级差以及油充注速率和充注方向等对油气运移的散失量和运移效率产生重要的影响，一般来说，反韵律砂层组成的背斜圈闭系统中油的运聚效率较高，均质砂层组成的背斜圈闭系统次之，而正韵律砂层组成的背斜圈闭系统中油的运聚效率比较低；（4）油的运移形式表现为跳跃和脉动的特点。     

低渗透砂岩储层贾敏效应实验评价及解除措施:以塔里木油田巴什托普东河塘组为例

塔里木油田巴什托普井区东河塘组整体属于低渗透砂岩储层,在注水开发的过程中,贾敏效应对油藏的开发影响很大.针对这一情况在实验室条件下进行了贾敏效应评价实验设计和评价标准的设定,实验结果表明研究区域的贾敏效应程度为中一强,鉴于此,依据贾敏效应机理,开展了减轻贾敏效应的方法探讨,实验结果显示,通过往注入水中加入0.01％双子表面活性剂来降低油水界面张力的方法可显著削弱贾敏效应,改善开发环境.