神华鄂尔多斯CO2地质封存场地多井并注模拟初探

中国首个陆上咸水层CO_2地质封存示范项目的成功实施使得在鄂尔多斯盆地开展大规模CO_2地质封存成为可能.为探讨在鄂尔多斯盆地典型低渗砂岩储层中实施50万t以上CO_2年封存量的注入封存方案,基于神华CCS项目的场地储层结构和监测数据,采用储层多相流模拟软件TOUGH2-MP/ECO2N模拟了神华场地5点布井方案下进行50万t·a~(-1)的注入封存情景.分析了储层非均质性对模拟结果的可能影响.基于模拟结果的分析,认为在该场地实施多井注入方案时井间距应大于2 059m,为安全计,建议最少为3 000m.若实施100万t·a~(-1)的封存规模,初步估计需要采用10口井进行同时注入.     

CO2地质封存技术及其同位素在咸水层的化学行为研究进展

 深部咸水层是CO₂地质封存的主要封存地, 因所处地质背景和在地质历史过程中经历的地球化学环境不同, 其地球化学行为也各不相同。本文综述地质封存空间与封存量、地质封存类型、同位素标记CO₂在咸水层的化学行为的研究进展。分析表明, 目前关于CO₂地质封存的研究在现象实验、模拟和现场实验方面都取得了初步进展, 但对CO₂注入地下后的行为过程仍有很多未解决的理论和技术难题;CO₂地质封存监测方法的选择主要取决于具体的场地条件和场地的风险情况, 未来技术发展主要集中于封存场地评价与储层响应监测技术。     

二氧化碳咸水层封存和利用

 CO₂咸水层封存是减少人为CO₂排放最有效的选择之一,是人工制造巨量碳汇的新型地质工程。全球商业化规模CO₂封存项目和中试尺度的现场试验10年以上的平稳运行表明,CO₂咸水层封存在技术上是可行的。本文从CO₂咸水层的封存机制、储量评价、监测和预测、安全评价和利用方面作了系统评述。水热实验和数值模拟是目前水-岩-CO₂相互作用过程和CO₂封存机制研究的重要方法,但需要现场试验数据的验证。储量评价主要基于CO₂溶解捕获原理,参数的确定方法及不同尺度上方法的选择仍需进一步研究。以地震法为代表的地球物理方法能够有效监测储层中CO₂晕的形态,但价格昂贵不宜广泛应用,新方法的试验很有必要;地球化学方法能够及时反映CO₂注入后的运移及储层的响应,简单易行,成本较低,但需要监测孔;数值模拟方法能为CO₂晕的运移形态和方向提供依据;需要依托一套适用性强的多种方法联用监测技术。安全评价技术包括数值模拟、岩石力学参数测定及各种模型建立,还需从公众认可度及加入大规模项目数据角度提高和完善。考虑到成本问题,CO₂咸水层利用值得重视,特别是实现地热可持续开发利用的CO₂-EATER技术的发展。国外在CO₂海相咸水层封存的技术发展较快,国内沉积盆地可用于CO₂封存的咸水层多以陆相沉积为主,储层水化学、水文地质和矿物岩性特征与海相咸水层有很大差异,非均质性也较突出,需要在借鉴和学习国外经验的同时突出自己的特色和重点。     

物性参数对特低渗油藏压裂效果的影响及参数组合优选

通过对长庆油田地层压力相近的一千多口采油井的调查分析,得出了四个物性参数中孔隙度对压裂效果最为敏感,其次是渗透率,再次为储层厚度,含油饱和度为最不敏感的因素。而在实际油藏中由于孔隙度与渗透率的变化范围较小,储层有效厚度的变化范围很大,使得在实际压裂选井选层过程中要综合考虑储层厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度之间的数量关系,该关系可以通过灰色关联法确定。对长庆油田某一区块7口井的压裂实际表明,以储层物性对压裂效果的影响分析为基础的灰色关联评价法能较好地符合油田实际压裂结果。     

注入压力对CO2驱气窜影响规律及裂缝封堵研究

为了确定注气压力对CO₂驱油过程中气窜的影响规律，结合矿场实际情况，设计不同注气压力方案，测试不同注气压力下的窜逸时间，得出注气压力与CO₂窜逸速度、采出程度的变化规律。实验结果表明，注入速度、基质渗透率、裂缝大小及宽度是影响注入压力主要因素，合理的注入速度是控制注入压力的关键。注入速度越大，注入压力越大；裂缝越大，注入压力越低；基质渗透率越大，注入压力越小，在此基础上优选淀粉体系合理注入速度为0.2 mL/min。通过岩芯造缝模拟实验可知，气体的波及体积受储层裂缝影响严重，当级差大于1 000时，采出程度小于1%，优选了高强度凝胶体系为：淀粉4%+单体4%+交联剂0.05%+成胶控制剂0.18%，该凝胶体系强度高，成胶时间在8~20 h、性能稳定能够能够有效封堵住裂缝，封堵裂缝后采出程度可达19%，有效扩大了CO₂驱的波及体积。     

鄂尔多斯盆地A地区长8储层测井分析

目的 研究鄂尔多斯盆地A地区长8储层测井解释标准.方法 对A地区长8储层测井、录井、岩心和试油等资料进行收集、整理、校正、分析.结果 明确了该区储层的岩性、物性、含油性和电性特征及其相互关系,建立了适合本区的孔隙度、渗透率和含油饱和度解释方法 .同时,在结合试油资料的基础上,经过统计分析,确定出了该区的油水层电性识别标准及有效厚度下限值.孔隙度的下限为7%,渗透率的下限为0.1×10-3μm2,声波时差下限为211 μs/m,有效厚度的起算值为0.4 m.结论 A地区长8储层四性关系较明显,钾长石含量少和地层水矿化度低是自然电位对岩性分辨能力差的根本原因.     

支持向量机在致密砂岩储层孔隙度预测中应用

大牛地山2段气层组属于典型的低孔低渗致密砂岩储层,其孔隙结构复杂,非均质性强,采用传统数理统计方法解释孔隙度误差大.根据已有测井、录井和岩心资料,在进行储层特征和四性关系研究的基础上,采用能够深度挖掘测井参数和孔隙度间非线性关系的支持向量机方法,对该研究区储层孔隙度进行预测.实例证明该方法预测孔隙度和岩心分析孔隙度符合率很高,与线性多元回归相比,能有效提高致密砂岩储层测井解释模型的精度,为储层的综合评价提供了可靠的地质参数.     

盖层有效厚度计算方法及应用

基于盖层非均质性导致盖层内部产生物性封闭能力的强弱差异,提出盖层有效厚度的计算方法。综合利用泥质岩盖层和砂岩储层的薄片、扫描电镜、突破压力、孔隙度和渗透率等分析测试资料确定盖层和储层的分界,包括突破压力界限、临界岩性(粒度)和物性界限,进而建立盖层物性封闭评价标准;利用自然伽马曲线、声波时差曲线和分析测试资料建立测井解释模型,定量识别盖层岩性并计算孔隙度、渗透率和突破压力;根据盖层物性封闭评价标准综合评价盖层中每种岩性的物性封闭等级,剔除不具有封闭性的部分,从而获得有效厚度。应用该方法表明:X气藏盖层和储层的突破压力界限为2 MPa、临界岩性(粒度)是泥质粗粉砂岩、孔隙度界限约6%、渗透率界限约0.02×10-3μm2,并将盖层物性封闭能力划分为Ⅰ~Ⅴ5个等级,剔除不具有封闭能力的Ⅳ和Ⅴ,获得单套盖层的有效厚度为4~10 m。气柱高度和有效厚度的相关关系证明该方法是适用的,继而利用盖层有效厚度对突破压力进行加权平均获得盖层等效突破压力,有效地确定盖层的整体物性封闭能力为中等。     

定边地区辫状河沉积储层主控因素

辫状河储层的储集能力是由储集层的岩石性质所决定,包括孔隙度和渗透率,其中孔隙度决定储层的储存能力,渗透性决定储层的渗流能力。应用沉积学、石油地质学及储层地质学等学科,结合测井、岩心观察及分析化验等资料,系统的研究了定边地区辫状河储层沉积特征及主控因素。研究表明:定边地区延10油层组的岩石类型主要为岩屑石英砂岩、长石石英砂岩以及少量的石英砂岩;孔隙度主要分布于13. 9%～17. 5%,渗透率多集中于10～16×10-3μm2,属中孔低渗储层;孔隙类型主要为粒间孔;储层类型属中孔、细喉型,排驱压力和中值压力相对较低;定边地区辫状河储层明显受控于沉积作用和成岩作用,其中,储层的砂体类型、厚度及展布和岩石学特征主要受沉积作用的影响,储层的储集能力主要受成岩作用的影响,压实作用和胶结作用会使储层的储集能力变差,而溶蚀作用会使储层的储集能力变好。     

低渗油藏储层物性及敏感性对高速注水效果的影响

低渗透油藏具有孔隙度小、非均质级差大、敏感性强等特征,注水开采效果差异较大。本研究开展室内长岩心高速注水实验,探究不同储层物性及敏感性对采出程度和压力传导的影响。结果表明：岩心渗透率越低,高速注水效果越明显,低渗岩心注入端压差是高渗岩心的8.5倍,采出程度是其1.04倍;裂缝的存在会导致蓄能效果下降,裂缝长度占比从12.5%上升到37.5%,最终采出程度降低4.5%,蓄能效果降低26%;水敏越强的岩心在低矿化度注入水的注入能力变低,使驱替压差大幅提高,但采出程度相比无水敏时降低21.5%;注水速度越高对岩心的采出程度和采油速率提高的越显著,高速注入压力为低速注入的2.5倍,注采压差为低速注入的6倍以上,注水速度存在最佳值为1.5mL/min。该研究结果对低渗油藏注水开发生产具有重要指导意义。     

涠洲F4油田流沙港组储层微观结构及两相渗流特征

 涠洲F4 油田位于南海北部湾地区,包含涠洲组和流沙港组两套含油层,其中涠洲组属于高渗油藏,已经全面开发,测井解释结果显示流沙港组储量可观,但低渗透储量高达82%,涠洲组的开发经验不适用于流沙港组。针对流沙港组非均质性强、微观孔隙结构复杂及注水难度大等问题,利用恒速压汞、核磁共振和油水驱替物理模拟等实验技术,对储层微观孔隙结构及油水驱替规律等进行系统研究。研究表明,涠洲F4 油田流沙港组需要技术攻关的储层渗透率是1×10^-3~5×10^-3 μm²,且储层渗透率低于2×10^-3μm²时,以小于1 μm 的喉道为主,渗流阻力大,水驱开发难度大;低渗透油藏,前期保持较高地层压力能明显提高驱替效率,残余油状态水相渗透率低于0.2,注水压力高,后期采用小排量温和注水既有利于有效注水,又能保持较高渗吸效率,以此提高储层采收率。     

塔里木盆地跃南地区二叠系火山岩储层成因机理研究

通过普通薄片及铸体薄片观察、扫描电子显微镜、阴极发光、能谱分析及主量元素分析等岩石学、矿物学、地球化学手段, 对塔里木盆地跃南地区二叠系火山岩储层成因机理进行系统研究。研究发现, 二叠系火山岩储层中以次生储集空间为主, 孔隙度可高达14%, 渗透率最高可达13.1×10^?3 μm², 可以作为有利的储层。风化作用是次生孔隙和裂缝的主要成因, 风化作用强度由深到浅逐渐增大, 储层物理性能与之呈正相关关系, 风化作用在跃南1井中影响范围达220 m左右。风化过程中, 火山岩在冷却阶段产生的大量原生孔隙、冷凝收缩缝、隐爆裂缝及矿物本身具有的解理缝、双晶缝等薄弱面是优先发生溶蚀、淋滤的部位。在流纹岩中发现长石斑晶及基质的风化序列, 确定风化产物以伊利石为主, 含少量蒙脱石, 并且保存了黏土矿物整个序列的生长过程。风化作用能在原生孔隙和裂缝的基础上改善火山岩的孔隙结构, 使储集空间类型复杂多样, 大大提高了储层物理性能, 是塔里木盆地跃南地区二叠系火山岩储层的主控因素。     

燃煤电厂CO2捕集驱油封存技术及应用

 燃煤电厂烟气CO₂捕集驱油封存技术是提高特低渗透油藏采收率和减少温室气体排放的有效方法。针对燃煤电厂CO₂捕集和大幅度提高低渗透油藏采收率的技术瓶颈开展研究,形成了燃煤电厂烟气CO₂捕集纯化处理技术、CO₂驱提高采收率油藏适应性评价体系、室内实验技术和油藏工程优化设计技术系列,配套了CO₂驱注采工艺和地面工程技术系列,并建成国内外首个燃煤电厂烟气CO₂捕集与驱油示范工程。实践表明,技术应用效果良好,开发的高效CO₂捕集溶剂及工艺比传统单乙醇胺（MEA）工艺捕集成本降低35%,CO₂驱油与封存示范区累计注入CO₂ 12.8万t,累计增油2.9万t,封存CO₂ 11万t。     

压实作用和胶结作用对鄂尔多斯长8储层的影响

为探讨压实作用和胶结作用对鄂尔多斯盆地长₈储层孔隙度的影响，将长8储层按区域分为5个体系，运用矿物岩石学和统计学方法对压实、胶结作用进行系统研究。对压实率、胶结率、孔隙度变化与压实胶结作用的相关性进行定量计算。研究发现，压实作用具有早期快速埋深和埋藏时间长的特点；胶结作用发生于整个成岩过程，包括硅质和碳酸盐胶结。压实率统计表明，储层处于中等—强压实程度。压实作用造成的长₈¹层各体系孔隙度损失：东北 > 西北 > 南部 > 西南 > 西部；长₈²层：西北 > 西部 > 西南 > 东北 > 南部。压实孔隙度损失平均大于19%。胶结率统计表明，储层为弱中等胶结，胶结孔隙度损失在11%~16%。胶结作用造成的长₈¹层各体系孔隙度损失：西部 > 东北 > 西北 > 南部 > 西南，长₈²层：东北 > 南部 > 西部 > 西南 > 西北。压实作用对孔隙度造成的损失比胶结作用大，是鄂尔多斯长₈储层物性的主要破坏作用。     

考虑低渗点启动压力梯度的中东孔隙型碳酸盐岩油藏波及系数修正方法

 根据中东地区孔隙型碳酸盐岩油藏渗透率分布范围大、低渗与中高渗渗流规律并存的特征,针对低渗点存在启动压力梯度而难以动用的问题,采用数值模拟方法分析低渗点启动压力梯度对油藏波及系数的影响规律,通过耦合低渗点启动压力与井间驱替压力分布,提出考虑低渗点启动压力梯度的孔隙型碳酸盐岩油藏波及系数修正方法。以中东地区M油藏为例进行应用分析,计算得到的渗透率为5×10^-3~35×10^-3 μm²、变异系数为0.6~0.8时,波及修正系数分布范围为0.75~0.99,证明了该孔隙型碳酸盐岩油藏波及系数修正方法的可靠性和实用性。     

考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在WarrenRoot双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算。算例分析表明：随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2MPa,注气井井底流压高2.96MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响。     

页岩气的开发

 页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气,具有“自生自储,原地成藏”的特征,其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高,递减快,长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义,介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富,地质资源量134.42×10¹² m³,技术可采资源量25.08×10¹² m³,“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式,目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发,已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明,合理高效地开发页岩气,对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。     

致密气藏水平井整体压裂井网部署优化

 致密气藏多采用衰竭式开发模式,如何减少井间干扰是井网部署时必须考虑的问题.针对目标研究区域,基于各压裂水平井的等效压力波及椭圆,建立了致密气藏水平井整体压裂井网部署优化模型.从弹性势能的角度,模拟目标区域和波及椭圆之间的运动,将井网部署模型转化为求取弹性势能函数的最小值问题,采用具有较高求解效率的拟物算法实现了该模型的求解.以M 区块为例进行水平井整体压裂方案设计,模拟结果显示:气价较低时,M 区块可采取稀井高产的开发模式;随着气价的增加,M 区块需要打更多井以获得最佳的经济效益.     

准噶尔盆地春风油田薄浅层超稠油水平井蒸汽驱试验

 针对准噶尔盆地春风油田多轮次蒸汽吞吐后开发效果变差、亟需开发接替技术的难题,立足于春风油田埋藏浅、高孔高渗、地层平缓、温度低、储集层薄、地下原油黏度高、热采水平井整体开发的油藏条件,开展了水平井蒸汽驱先导试验.试验区动用地质储量102×10⁴ t,部署注汽井5 口,对应21 口油井,注汽井、生产井均为水平井,井距100 m,排距140 m,水平段长度200m,注汽速度5 t/h,采注比1.2.钻打了3 口观察井,实时监控油层温度、压力.试验已历时19 个月,从单井日产油量、含水、阶段采出程度、地质储量采出程度等开发指标对比分析看,蒸汽驱见效明显.在考虑稠油递减规律的前提下,蒸汽驱比蒸汽吞吐产量增幅为48%.证实,薄浅层超稠油水平井蒸汽驱技术切实可行.试验过程中形成了"立足高温微汽窜采油"的开发理念和动态监控体系、水平井高温汽窜治理、水平井蒸汽吞吐引效、大斜度注采一体化泵等配套技术.     

东濮凹陷三叠系致密砂岩储层裂缝与油气成藏

 根据露头、岩心、薄片观察、成像测井、声发射实验、包裹体测温、原油族组成、原油组分碳同位素分析等技术,在分析裂缝分布特征和成藏特征的基础上,探讨了东濮凹陷北部三叠系裂缝形成期次与油气成藏的匹配关系。研究认为,研究区以构造裂缝为主。裂缝及其溶蚀孔洞的孔隙度平均为2.25%,渗透率为40×10^-3 μm²左右,是主要的储集空间和渗流通道。三叠系致密砂岩储层裂缝主要分两期形成,分别为燕山运动期和喜马拉雅运动期。三叠系储层油源为古近系沙三段和沙四段烃源岩,其生烃高峰期主要为东营组沉积末期-馆陶组沉积时期（晚期裂缝形成时期）,而造成三叠系砂岩致密的压实、胶结等成岩作用主要在新生代以前完成。油气生成时期与喜马拉雅期有效裂缝的形成时间匹配良好,而与基质孔隙的发育匹配关系较差,从而造成研究区裂缝含油,砂岩的基质孔隙基本不含油。