一种评价页岩储层压裂液吸收的新方法

压裂液在毛细管力作用下自发吸入地层是导致页岩储层体积压裂返排率普遍低于30%的主要原因之一,有效评价页岩储层对压裂液的吸收是体积压裂优化设计、返排制度建立以及水锁伤害程度评估的基础,目前国内外尚未发现有效的评价方法。针对渝东北下寒武统鲁家坪组典型页岩和三种不同的致密储层岩石开展自发渗吸对比实验,并对比研究了3种常用的渗吸表征方法,提出了评价页岩储层压裂液吸收的方法和参数。通过实验研究发现,无因次法和Olafuyi法可用于评价页岩储层压裂液吸收能力,在表征吸收速率和规律方面尚有不足;Makhanov法可用于表征压裂液吸收速率和规律,在评价储层吸收能力方面尚有不足。新方法采用自吸能力、初期自吸速率和后期自吸速率三参数对压裂液的吸收进行定量表征,很好地反映出压裂液吸收规律。压裂液吸收可分为三个阶段:初期渗吸段、过渡段和后期渗吸段,其中初期渗吸段是压裂液吸收的主要阶段;压裂液吸收的驱动力主要为毛细管力和黏土吸附力;黏土含量越高,压裂液自吸能力越强,伊蒙混层和蒙脱石的存在可以大大提高页岩自吸能力。新方法能够评价页岩压裂液吸收的快慢、总量和规律,可以用于不同地层之间的对比评价,且直观可靠,有利于在页岩气或致密气现场推广应用。     

柴北缘陆相页岩压裂返排液水化学和同位素特征

为陆相页岩压裂返排液污染含水层的精准识别,依托柴北缘第1口陆相页岩气勘探井——柴页1井,对比分析页岩气开发区背景地下水、压裂返排液和常规油田卤水(COB)的水化学和同位素特征,探讨压裂返排液污染含水层的标识.研究结果表明:①柴北缘地区极度干旱的气候条件、含水层矿物组成以及陆相页岩的沉积环境,导致海相页岩气田常用的返排液...     

中美页岩气开采压裂返排液处置政策分析及启示

页岩气压裂返排液因含化学添加剂、受地层水和岩屑影响而具有成分复杂、处理难的特点。通过比较中、美两国页岩气开发水环境保护和压裂返排液管理的相关政策及法律法规,认为中国在页岩气开发环境监管方面存在以下不足：页岩气开发环境监管统一协调机构尚未形成;页岩气开发相关环保法规和标准规范尚不完善;与页岩气开发水环境保护相关的基础科学研究薄弱。鉴于此,建议中国健全页岩气开采相关法规和标准体系,开展全过程的环境监管;加强基础科学研究,完善技术和管理体系。     

基于多级反渗透的页岩气压裂返排液处理技术

针对页岩气压裂返排液处理过程中常规反渗透膜脱盐难以满足高总溶解性固体含量(total dissolved solids,TDS)需要,结晶蒸发存在换热器结垢,而氧化处理不能实现脱盐效果等问题和页岩气压裂返排液急需处理的现状,分析了川南页岩气压裂返排液的水质,并以水质软化与絮凝沉降、多级过滤为预处理工艺,高、低压反渗透膜串联为深度处理工艺,形成了一种基于多级反渗透脱盐的页岩气压裂返排液处理技术.返排液预处理后的硬度降至120 mg/L,悬浮物含量(total suspended sotids,TSS)降至7～20 mg/L;利用超级反渗透(SRO)膜与反渗透(RO)膜串联,依靠其导流盘设置的大量凸点,使滤液形成湍流,避免膜堵塞,实现了TDS达6×104 mg/L的返排液脱盐处理.该技术在长宁页岩气区块开展了现场试验,结果表明:TDS为2×104～6×104 mg/L的返排液采用该技术进行处理后,清水产率达56.5％～ 81.36％,清水的TSS、氯化物含量、化学耗氧量(chemical oxygen demand,COD)、氨氮等指标均达到GB8978-1996和DB51/190-93的一级指标要求,实现了页岩气压裂返排液的减量化外排处理.     

基于返排动态分析的页岩油井压后评估方法

通过挖掘早期返排数据资源的潜力,提出基于返排动态分析的页岩油水平井压后评估方法。考虑页岩裂缝复杂支撑模式,将有效裂缝划分为砂支撑主缝和液支撑次缝,然后基于流动物质平衡方程,建立数学模型和迭代求解方法,并利用数值模拟验证新方法的适用性。以吉木萨尔页岩油藏四口分段压裂水平井为例,详细介绍了新方法的分析流程,反演出有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率;计算发现,压裂后形成的水力裂缝网络以液支撑的次缝为主,仅有平均约34%的压裂液对投产后裂缝导流能力有贡献,压裂液效率和返排率随着用液强度的提高而降低。结果表明：该方法能够充分利用返排数据及时评价有效裂缝体积、裂缝复杂程度和压裂液效率,在压后评估方面具有实用性。     

压裂液返排速度对支撑剂回流量影响实验研究

压裂液返排速度是影响油气井压后效果的重要因素。为研究压裂液返排速度对支撑剂回流量的影响,运用自主研发的裂缝模拟实验装置,进行不同压裂液返排速度下支撑剂回流量的实验测试。实验过程中针对每一个压裂液返排速度,测试不同返排阶段支撑剂的回流量。实验结果表明,压裂液返排速度以43.2 m~3/d为界限,返排速度低于43.2 m~3/d时支撑剂回流量随压裂液返排速度增加较慢;而当返排速度高于43.2 m~3/d后,支撑剂回流量增加明显加快。支撑剂回流主要集中在压裂液返排初期,前33.33%的返排液量携带出了75%以上的回流支撑剂;因此在压裂液返排初期应选用相对较小的返排速度以达到控制支撑剂回流的目的,返排后期在不造成出砂的前提下,适当增大返排速度以实现压裂液尽快返排,减少地层伤害。     

絮凝菌处理页岩气压裂返排液的响应面优化

采用实验室已经筛选出的具有絮凝活性的菌株,考察发酵培养时间对絮凝效果的影响,并进行絮凝性能测定。测定结果表明,菌株H5为Acinetobacter baumannii strain,发酵培养36 h时,其絮凝率可达到65.7%。采用絮凝菌与PAC复配的方法处理页岩气压裂返排液,并且应用响应面分析法对处理过程进行了优化。设定响应值为COD去除率,根据响应值的分布情况确定最佳絮凝条件为：絮凝菌H5的投加量10 mg/L;PAC浓度30 mg/L;慢速搅拌速度73 r/min;沉降时间40 min。最佳絮凝条件下,联合处理对压裂返排液中COD去除率为85.1%,浊度去除率95%以上。     

页岩油储层CO2前置蓄能对压裂液返排效率影响规律

CO2前置蓄能压裂具有增能效果好、返排速度快、储层伤害小等优势,是一种极具前景的储层改造措施.利用数值模拟方法考察了储层参数(毛细管压力、基质渗透率)和工程参数(焖井压力、焖井时间、返排速度和返排压力)对页岩油储层CO2前置蓄能压裂返排效果的影响规律,分析了各参数对压裂液返排效率的影响机制.结果表明,储层渗透率和毛管力越低,压裂液返排阻力越大,返排率越低;渗透率对CO2蓄能效果的影响更为显著,毛管力对压裂液返排速度的影响很小.工程因素主要通过对CO2的有效蓄能和液体压裂液因渗吸、滤失等原因滞留来影响返排效果.优化的返排参数范围内,压裂液返排率提升超过5％,原油采收率提升超过7％.在该制度下CO2前置蓄能不仅可以为储层提供充足的返排和生产动力,还可以提高孔隙动用范围,提高原油采收率.     

页岩储层压裂液吸收能力及其影响因素研究

研究发现：人工裂缝壁面的压裂液渗吸是导致页岩储层返排率普遍低于30%的主要原因。针对四川盆地页岩样品开展室内自发渗吸实验,并与鄂尔多斯的致密砂岩和松辽盆地致密火山岩进行对比。结果表明：页岩储层压裂液吸收的驱动力为毛细管力和粘土吸附力。页岩中压裂液的空间为孔隙空间和粘土晶格空间,富粘土页岩的粘土吸水体积会明显超过气测孔隙体积。页岩的自吸能力与粘土含量及类型有关,粘土含量越高,自吸能力越强。伊利石和伊蒙混层的存在会大大提高自吸能力。此外,阳离子表面活性剂通过改变毛细管力进而降低压裂液自吸能力,Kcl溶液通过抑制粘土膨胀进而降低压裂液自吸能力。研究页岩基质自吸能力有助于确定压裂液用量、优化返排制度以及分析低返排对页岩气产出的影响。     

压裂井极限抽汲返排率的确定

本文利用离子浓度组成分析的方法,计算了大庆油田试油井试油求产阶段的压裂液抽汲返排率,定义并得出了压裂液的极限抽汲返排率。结果表明：在抽汲返排水性稳定以后,压裂液的返排率为75%左右,即有25%左右的压裂液残留在地层中无法返排出来;在抽汲排液阶段,压裂液的抽汲返排率一般低于15%,压裂液的极限抽汲返排率为15%,即从地层中最多能抽汲出15%的压裂液。     

升平气田火山岩储层储集空间特征研究

升平气田火山岩储层具有良好的天然气勘探潜力,是今后大庆油田深层天然气勘探的主要区域。通过大量的薄片资料、压汞资料,对火山岩储层的储集空间和孔隙结构进行了详细研究。研究结果表明:该区火山岩储层主要发育气孔型、孔隙型、裂缝-孔隙型三种孔隙类型;从储集空间和孔隙连通情况来看,气孔型最好,孔隙型一般,裂缝-孔隙型最差;根据压汞资料可以将火山岩储层分为4大类6个小类,其中具有粗态型和偏粗态型孔隙结构的储层最好,主要发育在气孔流纹岩、溶结凝灰岩中。     

煤层钻孔周围瓦斯压力分布的流量反演分析法

用微积分方法建立了钻孔瓦斯涌出量与孔壁流速及时间的关系式;在Darcy定律的基础上,运用流量反演分析法,得出了瓦斯流动的微分方程和瓦斯压力的解析表达式。该结果为研究瓦斯流动及钻孔周围瓦斯压力分布随诸参数变化提供了较为简捷的方法。     

毛细管电泳流动注射进样装置的研究

设计了一种简单的毛细管电泳流动注射进样装置,利用双道蠕动泵分别输送样品和缓冲液,由瞬间关闭控制阀所产生的流体压力将样品引入分离毛细管.此进样方法操作简便且重现性较好,能实现自动、快速进样.     

有机磷杀虫剂的毛细管气相色谱分析

本文研究了难分离有机磷“物质对”在非极性毛细管柱上的分离条件以及在电子捕获检测器上的响应情况，并对实际样品进行了测定。     

泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力定量表征—以伊通盆地双阳组为例*

由于页岩气在泥页岩储层中以多种方式赋存,在开展页岩气资源评价时,需定量表征泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力。基于泥页岩等温吸附试验,评价不同丰度、不同成熟度泥页岩的吸附气能力;并通过温、压校正转换至任一温度、任一压力下泥页岩的吸附气能力。借助Vasquez-Beggs模型,评价地质条件下油溶气能力,分析页岩气中不同赋存状态下页岩气含量的比例关系,推算出游离气量。研究表明,在压力达到一定后,泥页岩最大吸附能力主要受到有机质含量的制约;而油溶气量除了受到温、压和原油数量的影响外,气在原油中的溶解度同样至关重要。从伊通盆地评价结果来看,双阳组页岩气最多可达到5 703.74亿m3,其中主要吸附态赋存于泥页岩储层中,其次为游离态页岩气,油溶气量较少,仅为165.54亿m3。     

非衍生化毛细管气相色谱法分析雄性激素的研究

本文研究了典型雄激素睾酮和甲基睾酮毛细管气相色谱不经衍生反应直接测定的可行性以及影响检测灵敏度的各种因素。注样器３２０℃、柱温２６５℃、４ｍＯＶ－１０１毛细管短柱、ＦＩＤ检测器，恒温和程序升温均可直接测定上述化合物，捡出限分别为２ｎｇ和１．５ｎｇ。     

页岩气藏游离气量和解吸气量计算方法研究

页岩气藏中天然气赋存形式不仅包括游离形式,还有吸附形式。对于页岩气藏,准确识别气藏中两种气体状态的相对多少,对认识气藏开发动态具有重要意义。常规岩心实验认识气藏赋存特征不仅成本较高,而且操作繁琐,误差难以控制。为此,根据物质平衡原理,分别建立了页岩单纯介质定容气藏、页岩单纯介质封闭气藏和页岩双重介质封闭气藏的物质平衡方程,并结合页岩气藏的生产特点,提出了页岩气藏游离气量和解吸气量的计算方法,最后进行了计算实例分析。该方法避免了模拟实验的繁琐和误差,简单实用,是页岩气藏动态分析的有效手段。     

页岩储层微裂缝发育程度预测方法

微裂缝发育程度直接影响页岩储层孔渗性,准确预测微裂缝发育程度对页岩气勘探开发具有重要意义,本文建立了一种页岩储层微裂缝发育程度预测方法。在电镜观测及高压压汞实验基础上,分析了页岩微裂缝基本特征,提出了微裂缝发育量化指标。分析了页岩矿物组分及有机质含量对微裂缝发育的控制作用,建立了页岩微裂缝发育程度预测模型,对川南龙马溪组页岩微裂缝发育程度进行了预测,预测微裂缝孔体积平均值为0. 000 543 m L/g,黏土矿物对微裂缝孔体积贡献最大,占比达到70%,有机质次之,占比为24%,脆性矿物贡献最少,占比为6%。分析了微裂缝预测结果与页岩储层孔渗性之间的关系,验证了预测方法的可靠性。     

民和盆地页岩气勘探潜力分析

为了探讨民和盆地侏罗系的页岩气勘探潜力,分析了该盆地侏罗系窑街组油气源岩有机质丰度、类型、成熟度和天然气类型以及气源等地质条件,并和北美用油气藏的形成条件进行了对比。结果表明,民和盆地烃源岩发育是一个已经证实的含油气盆地,与北美页岩气藏相比,窑街组泥页岩含气量高、刚性矿物颗粒含量高、资源丰度高,具备形成页岩气藏的地质基础,页岩气勘探开发潜力较大。