海域天然气水合物钻完井关键技术研究进展

天然气水合物是由水和甲烷在高压、低温条件下形成的一种固态结晶化物质,被世界各国认为是最有潜力替代化石能源的清洁能源。概述了美国、日本、印度、韩国和中国海域天然气水合物试采现状,指出海域天然气水合物钻完井存在钻井液密度窗口窄、井底压力控制难、定向井造斜难、井壁和井口稳定性差、储层改造难、防砂困难等技术难题,梳理了固态流化钻井技术、水平井钻井技术、双梯度钻井技术、控压套管钻井技术、水力喷射微小井眼钻井技术、钻井液技术、完井防砂技术的研究发展现状,提出了必须要加强海域天然气水合物出砂机理、出砂预测、成井、建井、钻完井设备与仪器研发等科研攻关力度,为规模化开采海域天然气水合物提供技术保障。     

透镜状致密砂岩气藏井网加密技术与应用

致密砂岩气藏中,多层叠置连片分布的透镜状砂岩气藏约占一半,井网加密是此类气藏提高采收率的技术关键。该文介绍了国外两种可以进行快速评价的井网加密技术：地质统计法和“移动窗口”法。然后通过大量实例分析,探讨了井网加密时机、加密程度和加密效果：动态确认具有加密潜力,即可实时井网加密;加密后井网密度约等于气藏范围内地质统计泄气面积的中值;采收率可以提高到50%以上,Rulison气田甚至达到75%。最后以我国苏里格气田为例,分析了苏6井区井网加密潜力,认为利用直井开发极限井网密度可以达到0.24 km2/井,采收率可以在目前基础上提高一倍。     

川西侏罗系致密砂岩气藏稳产关键技术与展望

川西侏罗系致密砂岩气藏类型复杂,河道砂叠置复杂,砂体展布不稳定,储量品质低,气水关系复杂。该区域单井自然产能低、稳产能力差、可采储量低、气藏动用程度低、采收率低。为实现气藏持续上产、稳产,以地震老资料重处理与解释为基础,建立了完整的地球物理及测井精细评价技术体系,实现了河道砂岩精细刻画、储层精准预测及含水饱和度的定量评价。以“少井高产”为目标,依托地质工程一体化对难动用储量优选地质及工程双甜点,形成了平面上“一”字形、“Y”形、“X”形、“V”形等多形式组合,纵向上多层位、多井型井组优化的“一场多井、一井多层”混合井网+大规模多段多簇体积压裂储层改造工艺技术体系,施工排量从5～8 m3/min提高到16～18 m³/min,加砂强度由0.4～0.7 t/m提高到4.0～4.5 t/m,裂缝数量由20～30簇提高至50～80簇,单井产能从5.07×10⁴ m³/d提高到15.64×10⁴ m³/d。以地震-地质-建模-数模-工程-经济一体化为手段,摸清剩余气成因及规模,提出加密调...     

延安气田致密砂岩气藏开发井距优化研究

鄂尔多斯盆地延安气田上古气藏是典型的强非均质多层复杂叠置致密砂岩气藏,单井控制规模小、开发及动用难度大,为提高区块开发效果,在地质及气藏动态研究基础上,优选泄气半径法、干扰试井法、经济评价法对延安气田Y145井区开发井距进行优化调整。泄气半径法结果表明,井距在580～736 m较为合适;干扰试井法结果表明,山2层>500 m较为适宜,山1及盒8层控制规模相对山2较为有限;经济评价法结果表明,Ⅰ+Ⅱ类储量区整体经济极限井距为617 m,合理井距为702 m。综合3种方法的研究结果,得出在目前经济技术条件下,采用600～700 m井距逐步完成加密调整可进一步提高区块储量动用程度和整体采收率。该研究可为同类气田井网加密调整提供一定的理论依据。     

白庙致密砂岩凝析气藏水平井优化设计

白庙气田具有构造复杂、埋藏深、储层物性差、凝析油含量高、地露压差小、地层压力高等特点,属于致密砂
岩凝析气藏。气井压裂投产初期一般具有较高的产能,但随着凝析油在近井地带析出堵塞渗流通道,产量下降快,稳
产时间短。投入开发以来,一直采用直井开采,采出程度低,开发效果差。水平井开发机理研究认为,采用水平井开发
可以提高气井产量及气藏采收率。针对该气藏地质特点,通过深入研究地质特征,重新认识局部构造和储层展布规
律,开展了水平井开发这类气藏的试验研究,先后优化实施了2 口水平井,取得了初步的效果,对合理开发致密砂岩凝
析气藏具有一定的指导意义。     

四川中坝须二致密砂岩气藏成藏机理

在对四川盆地西部中坝须二气藏地质特征进行描述后,发现该气藏的含气带与含水带之间存在一条致密带。致密带的储渗条件相对上、下两带差。通过对该气藏的成藏过程分析后,认为其并非为前人所认识的构造圈闭气藏,而应为构造-成岩复合圈闭致密砂岩气藏。     

致密砂岩气藏不同自吸压差下水锁损害

普遍认为致密砂岩气藏在负压差自吸时不存在水锁损害。为此,依据现场资料设计无压差、正压差、负压差自吸条件下水锁损害实验,通过测试束缚水饱和度及当前含水饱和度,判断研究区域是否发生水锁损害。以返排后渗透率与初始渗透率比值来评价水锁损害程度,比值越大水锁损害程度越小。实验结果表明:研究区域当前含水饱和度明显高于束缚水饱和度,存在水锁损害。虽然负压差条件下水锁损害程度最小,但是水锁损害依然严重。可见,当致密砂岩气藏以负压差生产时,水锁损害同样不容忽视。     

致密砂岩气藏储层孔喉中气体分子运动特征

气藏储层岩石孔喉细小,连通关系极其复杂,研究气体分子在其中的运动特征对于气藏开发工程具有重要意义。通过气体分子运动、多孔介质孔喉特征和实验测试分析,对这一问题进行了研究,结果表明：低渗致密储层岩石孔喉中,气体分子运动表现出黏性流和扩散流两种形态;当地层压力较高时,气体分子平均自由程远远小于岩石孔喉直径,表现出黏性流,对气井产能贡献大;当地层压力较低时,气体分子平均自由程接近甚至大于岩石孔喉直径,表现出扩散流,对气井产能贡献小。在气藏开发过程中,针对渗流场中某一特定位置,气体需要特定能量才能产生有效流动,这种使气体产生有效运动的能量即为气体渗流启动压力。采用了两种实验方法对这一参数进行了测试,一种是经典的流量–压差方法;一种是气藏衰竭开采物理模拟实验方法;对该参数取得了一定程度认识。     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题,通过分子结构设计和正交实验,研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液,在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外,施工后液体能快速返排,从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35～140℃、170 s^-1条件下剪切120 min,终黏度大于80 mPa.s:能彻底破胶,残渣含量低,破胶液表面张力为25.91 mN/m,对致密砂岩岩芯伤害率低于15%,封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用,效果良好,施工后液体返排快,返排率高达75.94%,比邻井提高47%,天然气产量1.647 5×10⁴ m³/d,是邻井JS316HF井产量的两倍,显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。     

库车坳陷迪北气藏致密砂岩储层"甜点"预测

迪北气藏位于库车坳陷东部,其储集层为侏罗系阿合组致密储层,该气藏具有致密砂岩气的特征,又有构造控产的特点,所以将其定义为复杂碎屑岩低渗致密凝析气藏.而对于迪北气藏致密储层的"甜点"预测受山前地震资料限制,一直难以取得有效进展.分析总结了迪北气藏天然气富集规律和控产因素,并借鉴前人经验在该区首次利用"多相带逐级刻画"对致密储层"甜点"分级刻画.研究成果与各井产能分布情况吻合度较高,并能够直观有效地预测气藏储层"甜点",对于指导本区井位部署和勘探开发具有重要意义.     

大型高叠置致密砂岩气藏提高采收率技术

新场气田沙溪庙组气藏储层致密、特低渗、低孔,自然产能极低,主要通过人工压裂开发。通过系统分析影响气藏采收率的主要因素,形成了以气藏精细描述及分类评价为基础,建模-数模一体化的剩余气分布规律定量评价和利润为约束的剩余储量开发潜力评价为核心,井网立体开发及差异化对策优化为手段的提高采收率技术。研究结果表明,致密砂岩气藏依靠单一技术提高采收率非常有限,多种技术联合攻关能最大限度提高采收率,切实提高新场沙溪庙组气藏采收率31.71%。多轮次的气藏精细描述为提高采收率对策选择奠定了基础,复算储量误差率小于2%;剩余气定量描述及潜力评价为气藏加密调整及效益开发提供了可靠的保障,明确了气藏剩余气类型及其效益开发界限,提高采收率8.28%;多层组混合井网立体化开发和差异化开发对策是气藏实现提高采收率的主要手段,提高采收率23.43%。     

致密砂岩气藏剩余气开发潜力定量评价

致密砂岩气藏剩余气分布规律复杂、开发潜力难以定量评价,制约了开发中后期的加密调整。针对剩余气定量表征存在的问题,以川西地区新场气田沙二气藏为例,综合数值模拟、已实施加密水平井开发效果及经济效益,确定了影响剩余气潜力的因素由大到小依次为地层压力、储量丰度和渗透率。为综合考虑上述各因素对剩余气区加密井经济可采储量的贡献,定义了剩余气潜力指数,并结合经济评价建立了剩余气潜力指数与加密水平井经济可采储量的数学表达式,实现了对剩余气开发潜力的定量化表征。实例分析表明,新场气田沙二气藏中剩余气开发潜力指数大于0.7的井区具有利用水平井加密的潜力。据此,在主力开发层系J$s_2^4$气层东北部筛选出剩余气潜力区1个,通过实施部署水平井实现了对边部高含水剩余气区储量的有效动用。部署的加密水平井效果良好,验证了所建立剩余气开发潜力定量评价方法的有效性。     

低渗-致密砂岩气藏开发中后期精细调整技术

低渗-致密砂岩气藏进入开发中后期,面临如何进一步提高储量动用程度与采收率问题,开展开发中后期精细调整是改善其开发效果的重要技术手段。针对该类气藏进入开发中后期地质、生产动态以及开发方式上相对于开发早期的变化,梳理了开发中后期在剩余储量描述、提高储量动用程度和井网适应性评价中面临的关键技术问题,围绕气田挖潜与提高采收率,有针对性地提出了技术对策,提出了以开发中后期精细气藏描述、储量动用程度评价和井网井距优化为核心的气藏开发中后期精细调整的技术思路及流程。以C气田为例,采用该技术方法进行了气田中后期的开发调整,解决了剩余储量的有效动用问题,整体提升了气田开发效果和经济效益。     

中江气田致密砂岩气藏“一体化”甜点评价技术

中江气田沙溪庙组气藏整体呈“三隆夹两凹”的构造格局,构造高部位的“三隆”区已经实现高效开发,但构造低部位“两凹”区河道甜点评价技术尚不完善。针对现有地质甜点着重评价储层品质,而含气性预测依赖地震解释,且多解性强的问题,将成藏与地震研究相结合,形成含气性预测精度更高的地质甜点预测技术。在地质甜点评价基础上,对甜点进行分类评价,明确各类甜点的特点与差异,建立与之相适应的工程改造技术,形成针对性的工程甜点评价技术。深化深源浅聚次生气藏的差异化成藏研究,多学科融合,形成“地质甜点”与“工程甜点”有机融合的“一体化”甜点评价技术。基于一体化甜点评价结果,结合水平井体积压裂新工艺,突破了常规储层下限,大幅提高了单井产能,实现了“两凹”区的有效动用开发。“一体化”甜点评价技术可有效评价压裂新工艺所适宜的低品质河道,推动气藏更低部位、更差储层河道的建产开发。     

低渗透油藏混相驱合理注气时机研究

注气时机是气驱开发方案设计的一项重要内容。根据油藏工程基本原理,提出了气驱采收率计算公式;结合气驱增产倍数概念给出了气驱采收率、油藏最终采收率以及气驱提高采收率幅度计算方法,并利用微积分方法研究了三个采收率相关指标随开始注气时水驱采出程度的变化规律;从数学上证明低渗透油藏注气越早,三个采收率相关指标越好;所得结论与物理模拟结果一致,并从微观层面解释了气驱提高采收率幅度随转驱时水驱采出程度增加而下降的原因。最晚注气时机确定方法通过技术经济学评价方法给出。研究成果对注气决策有普遍指导意义。     

延长低渗致密气藏采气工艺初探

延长气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的东南部,储层为具有典型的低渗、低压、低产、低丰度特征的致密砂岩气田。单井控制储量小、非均质性强、连通性差,气井投产后初期递减快,中后期递减慢,在较低的井底流压下,气井表现出一定的稳产能力。本次研究主要通过对气井的井口装置、管柱优化、完井工艺和排液采气工艺的研究和现场应用分析,初步形成了一体化管柱射孔、压裂投产、储层保护等适应延长气田特点的开采工艺技术。通过对各生产阶段、不同压力及出水量的气井采气工艺的研究和合理选择,满足了开发初期气井的生产需求。     

低渗透油藏气驱注采压力系统诊断模型

注采压力系统对注气驱油效果影响很大。根据流场速度分布,提出气驱注采压力系统分析应首先关注主流线上的压力分布情况,实现"三维化一维";根据井间压力分布,明确游离态注入气尚未到达的油水两相共渗区为注采压力系统研究目标区,实现"三相化两相"。基于微分方程叠加原理提出并推导"拟单相"渗流压力扩散方程,进而建立气驱注采压力系统诊断数学模型,即"带移动定压外边界拟单相渗流"定解问题。首次区分"注入气-地层原油"体系和"注入气-油墙油"体系最小混相压力差异,即"两级混相"现象。应用新方法研究了井底流压对二氧化碳驱地层压力的影响,论证了增压见效阶段降低采油速度对实现混相驱的必要性,以及油墙集中采出阶段油井井底流压略高于"油墙油"泡点压力有利于维持混相的观点。研究成果对于矿场注气混相驱注采井工作制度的制定有指导作用。     

致密砂岩气藏高产富集带逐级深入的预测方法

元坝西部地区须四段上亚段气藏埋藏深,储层岩石类型主要为灰白色、浅灰色钙屑砂砾岩、钙屑砂岩,整体较 致密,厚度薄,为低孔、低渗裂缝孔隙型储层。多口井测试成果表明,具有一定厚度和孔隙较发育的钙屑砂砾岩、钙 屑砂岩分布和裂缝发育共同控制了天然气的高产富集带。针对须四上亚段气藏特点,根据钙屑砂砾岩岩石物理响应 特征,按照逐级深入的预测思路,在叠前联合反演基础上,利用叠前反演弹性属性进行岩性概率统计学预测,得到有利 的岩性分布区;以有利岩性区为约束,采用基于分频数据体的物性参数预测方法,得到有效储层厚度及分布范围;在叠 前地震裂缝密度预测的基础上,综合岩性和物性参数,预测了须四上亚段气藏高产富集带分布区。     

致密砂岩气藏水锁伤害及对产能的影响

为了评价致密砂岩气藏水锁伤害对储层的影响程度,设计了适于测定致密砂岩水锁伤害的试验方法,开展了室内试验研究,并分析了水锁伤害对气藏产能的影响。研究表明:致密砂岩束缚水饱和度较高,平均为47.67%,水锁伤害率平均为76.49%,水锁伤害严重。渗透率越低的岩心,水锁伤害越严重。水锁伤害主要发生在含水上升的初期阶段,水锁伤害率随含水饱和度的增加而增加的幅度越来越小;水锁伤害对产能的影响较为显著。水锁发生后,气体产能下降幅度超过了60%;水锁伤害半径越大,对产能的影响也越大,影响程度达到17.78%。致密砂岩储层水锁伤害要以预防为主,因此,油气田现场要适时地采取措施防止水锁伤害的发生,并建立合理的气井生产制度。