煤气储层应力敏感、速敏和水敏性研究

研究了煤岩储层的应力敏感、水敏和速敏。结果表明,煤岩对应力的敏感规律与砂岩类似,但煤岩是有机质,骨架容易压缩,所以敏感性比砂岩强烈;煤岩疏水接触角为78°~85°,水作为非润湿性流体,不能使孔隙表面疏水性微粒脱落和运移,故无速敏;煤岩在不含水敏性粘土矿物时为无水敏或弱水敏。     

煤系“三气”共采条件下的井壁稳定钻井液技术

煤系“三气”共采要求钻井液能同时解决煤层、致密砂岩和页岩地层的井壁稳定难题。在分析煤岩和页岩矿物组成的基础上,研究了正电性处理剂对煤岩表面Zeta电位的影响规律,优选出了能有效增加与页岩（煤岩）的接触角、降低钻井液表面张力的表面活性剂复配配方,并从流变性、滤失性、电性、润湿性、抑制性、储层保护和抗污染性能等方面对水基钻井液体系进行了综合评价。结果表明:有机正电胶和阳离子型表面活性剂均能降低毕节龙潭组煤岩的负电性;季铵盐类表面活性剂和有机硅表面活性剂均能将秀山龙马溪组页岩和毕节龙潭组煤岩由表面水润湿转变为油润湿;表面活性剂优化组合和无机正电胶（MMH-1）溶液能够有效阻缓页岩和煤岩的孔隙压力传递。所提出的MMH-1钻井液体系黏度适中,API滤失量仅为7 mL,对煤岩和页岩水化的抑制性强;储层伤害程度低,对煤储层的渗透率伤害率仅为10%,能将基浆煤岩气测渗透率降低率降低3.6%;抗污染能力强,能抗3% NaCl、1% CaCl₂和5%凹凸棒土（模拟钻屑）;生物毒性低,对环境友好,满足煤系“三气”共采条件下的井壁稳定要求。      

改善煤岩润湿性的强化煤层固井胶结技术

煤层有机质含量高、节理发育、节理面光滑,导致煤岩与固井水泥石界面胶结强度弱、煤层段固井质量差,严重制约了煤层气的经济有效开发。为此,依据煤岩组成、成分和润湿特性分析,重点以改善煤岩的亲水润湿性为技术突破点,测试分析不同表面活性剂及其浓度、浸泡时间等对煤岩表面润湿角、界面胶结强度的影响规律,优选煤岩高效亲水润湿改性物质,研发出强化煤层胶结前置液体系,并在山西沁水盆地进行了现场应用。室内研究与现场应用结果表明:通过含醚、硫酸根的表面活性剂在煤岩表面的致密吸附,可在浓度0.3%、30 s内使煤岩表面润湿改性为强亲水性,能够显著提高煤岩—水泥石界面的胶结强度(胶结强度达65.5%);现场煤层气井固井应用效果也表明,采用该强化煤层胶结型前置液能够将煤层段固井质量由过去的不合格提高到优良水平,对于提高煤层段固井质量具有显著的效果。结论认为,该技术为解决煤层段固井质量差的难题及顺利实施后续压裂增产等改造措施提供了有效的保证。     

砂岩储层润湿性研究进展

润湿性是储层的一个基本特征参数,是影响油藏生产的一个重要因素,尤其在低渗透砂岩油藏中储层润湿性影响作用更为明显。本文通过对目前储层润湿性方面的研究进展进行了详细的调研,系统总结出储层润湿性的形成机理、表现特征、润湿程度的衡量标准及影响储层润湿性改变的因素等方面的研究成果,并介绍了测定储层润湿性的几种方法和技术。认为:弄清润湿性的形成机理是有效减低润湿性对储层伤害的关键;了解润湿性的表现特征是形象认识储层润湿性影响的有效方式;对储层润湿性影响因素的分析,有利于针对性的选用测定润湿性的方法和技术。在对相关研究成果进行全面系统总结的基础上,提出因润湿性改变而造成储层伤害的有效措施,合理利用各种方法减小砂岩储层润湿性伤害作用,提高砂岩油藏的开发效果。     

润湿性反转剂的微观渗流机理

为了研究润湿性反转剂对渗流过程的影响,对润湿性反转剂的微观渗流机理进行了研究。用接触角法和W ashburn法测定了固体表面的接触角,研究了润湿性反转剂对润湿性的影响;用界面张力仪测定了润湿性反转剂的油水界面张力,分析其降低油水界面张力的能力;并用微观刻蚀模型驱油试验研究了润湿性反转剂的微观渗流机理。试验结果表明:润湿性反转剂能改变表面的润湿性,使亲油表面变为亲水表面;润湿性反转剂有降低油水界面张力的能力,能使油水界面张力降低至10-1mN/m;润湿性反转剂使油膜剥离并形成油桥,使润湿性反转。该研究说明油水界面张力和润湿性都影响油水渗流特征,为进一步研究如何改善油水渗流过程奠定了基础。     

油沙润湿性研究进展

油砂作为一种重要的非常规石油资源,其性质及分离方法研究引起了国内外越来越多的重视。本文介绍了油砂润湿性在油砂分离过程中的作用,阐述了油砂润湿性的测定方法及其测定过程中的影响因素,分析了风化对油砂润湿性的影响,最后介绍了润湿性对油砂可处理性的影响。     

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。     

用视频光学接触角测量仪研究润湿性变化

油层的润湿性对孔陈中流体的分布具有重要的影响作用.驱油实验前进行的洗油过程所用的甲苯是亲油的,这必然会改变岩心的润湿性;同时,水对岩心长时间的冲洗也可能影响岩心的润湿性.为了研究这些因素对润湿性的影响水平,采用德国Dataphysics公司生产的视频光学接触角测量仪,结合水洗油实验,研究了洗油过程中岩心润湿性的变化趋势...     

煤岩复杂裂缝长期导流能力实验研究

煤岩裂缝复杂程度对裂缝导流能力具有显著影响,通过长期导流测试实验准确评价煤岩复杂裂缝真实导流能力能够为现场压裂方案设计和施工提供技术支持。开展煤岩水平裂缝、T型裂缝和工型裂缝的长期导流能力实验评价发现:铺砂浓度相同时,煤岩裂缝导流能力受裂缝形态复杂程度影响明显,复杂程度越高,裂缝铺砂总量越大,煤岩裂缝导流能力越强,同时在闭合压力作用下支撑剂压实作用越明显;相同闭合压力条件下,随压实时间的增加,煤岩裂缝导流能力逐渐降低,并且随着煤岩裂缝复杂程度的增加,下降幅度逐渐增加。实验结果解释了不同测试条件下煤岩裂缝复杂程度对裂缝导流能力的影响,研究成果是对现有煤岩裂缝导流能力评价研究的补充完善,对今后煤层气井压裂施工裂缝参数优化设计具有一定的借鉴意义。     

煤岩力学性质及其影响因素分析

煤岩力学性质及影响因素对煤层气井井壁稳定及井深结构设计都有十分重要的意义,通过调研发现煤岩力学性质主要受到煤岩微观孔隙结构、饱和介质及加载方式的影响,并且通过声发射试验研究,可以很好预测煤岩从压缩到破坏整个过程的变化规律,但煤岩微裂隙、层理、割理发育,如何降低力学参数的离散性是以后研究的重点。     

吐哈盆地煤油源岩形成条件与生油评价

系统剖析了不同成煤环境下煤的成油潜力.对吐哈盆地煤层划分出四种煤相类型:干燥森林沼泽相、潮湿森林沼泽相、流水沼泽相及开阔水体沼泽相.不同煤相煤的生烃潜力存在差异,干燥森林沼泽相形成的煤,其惰质组含量高,为氧化环境下形成的产物,生烃潜力<120mg/g,基本为非生油岩;潮湿森林沼泽相形成的煤,其沼泽水介质可以从弱氧化到弱还原环境,成油性范围较宽,从差生油煤到中等生油煤均存在;流水沼泽相形成的煤,沼泽水介质从弱还原到还原环境,基本具中等生油能力;而开阔水体沼泽相主要形成于还原环境,富含壳质组分,应属于好生油煤.流水沼泽相是煤成油源岩发育的最有利相带,三角洲分流间湾沼泽应是煤成烃勘探最有利的场所.以生烃潜力为基准,提出煤作为油源岩的评价标准.     

声波振动与岩石表面润湿性

通过水与岩石表面接触角的测定、声被驱油实验和理论分析,研究考察了声波振动对原油─岩石、水─岩石界面特性的影响,从界面化学角度对岩石表面的润湿性和声波驱油机理进行了探索。结果表明:经原油浸泡后,由于原油中极性化合物(胶质、沥青质等)在岩石表面的吸附,岩石表面由水相润湿为主转变为油相润湿为主;无论岩石表面以水相润湿为主还是油相润湿为主,在水浸泡过程中,声波振动可促进其表面亲油性减弱和亲水性增强,毛细管阻力降低;伴随着岩石表面润湿性的改变,原油对岩石表面的粘附功明显降低;减弱了原油与岩石表面间的粘滞力,使原油更易于从岩石表面上剥离,提高原油采收率;岩石的渗透率越低,声波振动作用越显着。     

热处理提高煤岩渗透率的机理

为了探索煤岩渗透率与温度的关系及其机理,通过加热实验研究了二者在 200 ℃以内的关系,通过 X衍射分析、电镜扫描等手段,并从煤化学、煤地质学等角度对其机理进行了分析。结果表明:初始渗透率在 0.5 mD以内的煤岩,经加热处理后其渗透率可显著增至 15 mD以上。分析认为:煤岩热处理后渗透率提高的机理为:煤岩脱水以及部分挥发组分的逸散会产生新的渗流孔隙;甲烷分子的解吸以及基质凝胶化组分脱水,导致煤基质收缩;煤岩中碳氢原子发生氧化生成气态产物并逸散,形成了微小裂缝并降低了煤岩的致密程度;热应力作用下煤岩内部变形不均产生了微小裂缝。最后提出可以对煤层注入热 CO2提高采收率。     

煤层井壁稳定技术研究进展与发展趋势

井壁失稳是制约煤层气规模化开发的主要因素之一。掌握国内外最新研究动态、全面了解井壁失稳的影响因素和研究方法是开展井壁失稳研究的重要基础。从时间和地区上对煤层的井壁稳定进行了分类,归纳了煤层井壁稳定研究中存在的三大难点问题和三种主要研究方法。从煤层的井壁失稳机理、影响因素和研究方法入手,将其细分为煤岩机械力学、微观结构、化学特性、煤层的宏观地质构造、力学环境、煤层的力学分析模型和数值模拟等七个方面,结合各方面综述了国内外的煤层井壁稳定研究成果,预测了煤层井壁稳定技术的发展趋势。      

煤储层地质建模思路与方法——以鄂尔多斯盆地东南缘韩城矿区为例

由于煤岩样易碎,很难通过室内实验获得煤层真实的渗透率;煤岩弹性模量低,泊松比高,对应力十分敏感,地面条件下实验的渗透率不能反映地下的情况;常用的测井物性解释方法在煤层渗透率解释中很难应用。这些因素导致煤储层地质建模不能照搬常规砂岩油气藏的方法。依据试井确定渗透率,并通过渗透率影响因素的分析,分煤岩类型建立了渗透率与地应力的定量关系。提出了四步建模法：首先建立煤储层空间格架模型,然后建立煤岩相（类型）模型和地应力模型,在三者的约束下,通过井点试井渗透率和地应力井点计算渗透率的控制,采用随机模拟技术完成渗透率模型的建立。通过矿场实际数据的检验,模型与生产状况吻合比较好,证明该建模思路与方法在实际应用中可行。     

煤层压裂用煤粉悬浮剂研究

针对煤层压裂过程产生的煤粉易造成煤层裂缝堵塞、影响裂缝的扩展等问题,考察了不同类型表面活性剂对煤粉的悬浮性能,综合考虑煤粉表面润湿性、工作液返排等因素,筛选出了合适的煤粉悬浮剂主剂,并进行了相关复配及性能研究.结果表明,煤粉悬浮剂的最优组成为:n(十八烷基三甲基氯化铵)∶n(壬基酚聚氧乙烯醚)∶n(乙醇胺)=1∶1∶1...     

煤岩断裂力学性质对储层压裂改造的影响

煤岩断裂力学性质是煤储层水力压裂改造的重要力学约束,查明煤岩断裂力学性能及其对储层压裂造缝效率的影响机制对于压裂工艺优化、造缝效果改善具有现实意义。以阿拉善二道岭矿区深部(>1 800 m)高阶煤岩为对象,采用压痕法(IM)测试计算了煤岩的维氏硬度(Hν)及断裂韧度(KIC),探讨了在不同压头载荷施加条件下煤岩维氏硬度、断裂韧度值的变化规律,对比分析了低(100 g)、中(500 g)、高(1 000 g)三级压头载荷施压作用下,煤岩的破碎效率及造缝效果,提出高阶脆性煤岩在受压断裂过程中存在阶段式顿挫效应。研究认为:煤储层水力压裂应考虑脆性煤岩辐射裂缝延展效应,采取压裂液逐级变排量注入技术(及时充注新生成的裂缝空间),以维持较高裂缝净压力,产生更大的应力强度因子,提高储层压裂造缝效率,研究结果可为深部高阶煤储层水力压裂改造理论深化与效率提升提供科学参考。     

钻井液对煤层气井壁稳定性影响实验研究

在对煤层气储层岩石组成及理化性能分析的基础上,通过测定煤岩与钻井液接触后的力学性质,研究各种理化性能对煤层井壁稳定性的影响。研究结果表明,钻井液侵入煤层后容易引起黏土膨胀,煤层气储层存在由于水敏引起的煤层井壁失稳的危险;在岩石强度大、无水敏的煤储层可采用清水钻进,在水敏性强的储层应在钻井液中加入黏土抑制剂,并采用欠平衡等钻井方式,控制钻井液侵入。     

渤海湾盆地济阳——临清东部煤系烃源岩形成环境

钻井、地震、测井及测试资料综合研究认为:渤海湾盆地济阳—临清东部地区石炭—二叠系主要发育一套浅海碳酸盐岩台地相灰岩、障壁—潟湖、潮坪、沼泽及三角洲相陆源碎屑岩和煤层.从纵向发育的沉积特征来看,上石炭统本溪组发育浅海台地相碳酸盐岩和浅海陆棚相(陆表海)砂泥岩,太原组主要发育障壁—潟湖、潮坪、沼泽相碳酸盐岩、陆源碎屑岩和煤的混合沉积;二叠系山西组主要发育三角洲相和三角洲平原沼泽相砂泥岩及煤,下石盒子组和上石盒子组则以发育近海陆相碎屑岩沉积为主,局部有河流沼泽的泥炭和煤发育.沉积环境总体具有自下而上、由南向北由浅海相、海陆交互相逐步过渡为陆相的基本特点.成煤环境以晚石炭世—早二叠世太原、山西期潮坪、潟湖过渡带之潮坪沼泽环境及三角洲平原沼泽环境为最佳.      

煤和陆源有机质生油岩有机岩石学特点及评价

煤和陆源有机质生油岩是我国第三类主要的生油岩，其中的有机质以高等植物来源为主。由于其明显不同于海相和湖相腐泥型生油岩，在常规性油岩有机地球化学评价中易低估其生油潜力。根据对我国煤和陆源有机质生油岩的对比分析，本文从有机岩石学角度认识和分析了这类生油岩的 特点，生油组分组成和演化，并提出煤和陆源有机质生油岩有机岩石学评价方法。