页岩气储层体积压裂的可行性分析——以习页1井龙马溪组页岩气储层为例

页岩气藏体积压裂是指在水力压裂过程中,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络,从而增加改造体积,提高气体产量和最终采收率。页岩的塑脆性是影响页岩可压裂性的主要因素之一,脆性越强压裂越容易形成裂缝网络从而提高产能,因此一直以来都是研究的重点。页岩的脆性特征与页岩的脆性矿物含量和页岩的岩石力学参数有直接的关系,目前国内外计算脆性指数的方法很多。本文通过对所采集的龙马溪组页岩样品进行室内实验对习页1井龙马溪组页岩储层进行了体积压裂的前期可行性分析,并结合灰色关联分析法提出了一种关于计算综合脆性指数的经验公式的探讨,并给出了综合脆性指数的等级划分,为页岩气储层体积压裂的可行性分析和压裂层段的选取提供了一定的依据。     

建南气田页岩储层可压性评价方法研究

页岩气勘探开发技术在北美地区海相地层中已经比较成熟,主要形成了页岩气缝网体积压裂形成的判断条件、减阻水大型加砂分段压裂工艺技术、裂缝实时监测技术,实现了储层的有效动用。而建南地区页岩气的沉积类型、矿物组分及流体特征与国外存在一定的差异,因此通过开展岩石力学试验,对页岩气的可压性进行了研究,根据建南地区陆相页岩储层的岩石矿物组分特征,结合室内静态岩石力学试验及地应力大小测试,计算脆性指数和应力各向异性,综合评价页岩储层的可压性。     

渝东南龙马溪组页岩气储层物性特征

 页岩气储层的物性特征是决定页岩气开发方案的重要因素。通过对渝东南下志留统龙马溪组页岩露头岩心的实验测试，研究了渝东南地区页岩气储层的物性特征。结果表明，渝东南龙马溪组页岩地层为层理发育，频散现象明显，但随着层理倾角的逐渐增加，波速整体呈下降趋势；页岩的孔隙度变化范围为1.5%～2.5%，渗透率变化范围为2.5×10^-4～1.3×10^-3mD，孔径分布以中孔隙为主，大孔隙较少，基本上没有微孔隙，毛管力较大；页岩的石英含量高，黏土含量低，为硬脆性页岩，脆性参数为0.49～0.77，平均为0.58；黏土成分以伊利石为主，含少量绿泥石和伊/蒙混层，不含蒙脱石，膨胀性能弱。研究结果为渝东南地区页岩气储层的开采方式选择、失稳机理分析以及压裂液方案设计提供了依据。     

湘中、湘东南拗陷泥页岩层系储层特征

为了有效地开展湘中拗陷和湘东南拗陷海相、海陆过渡相的高成熟度富有机质泥页岩储层特征研究,作者利用泥页岩黏土矿物X射线衍射、场发射环境电镜扫描、薄片鉴定、比表面积测试等方法,证实了该区泥页岩的主要矿物组分为石英、黏土矿物及碳酸盐矿物。其中脆性矿物的质量分数达57%,岩石类型以深灰色泥岩、灰黑色页岩、深灰色灰质泥岩为主。泥页岩储层主要储集空间类型为格架孔、溶蚀孔、有机质孔、生物体腔孔和微裂缝等,孔喉分选较好,有利于页岩气在其中渗流。总体上认为湘中拗陷和湘东南拗陷上古生界泥页岩层系具有良好的页岩气储集条件。     

基于Tsvankin参数页岩储层各向异性强度预测

在页岩气勘探开发过程中,各向异性强弱与储层品质、地震波速度、岩石脆性、岩石弹性参数等都有关系,所以对页岩各向异性特征的定量描述具有重要意义。综合考虑页岩页片状层理大量发育,基于VTI介质模型对页岩进行模拟,通过对Thomsen参数简化而利用Tsvankin参数进行页岩各向异性表征,然后以叠前偏移结果为基准,修正均方根速度使得叠前偏移后的CRP道集层拉平效果明显,迭代计算出使得叠前偏移效果最优时的各向异性强度的Tsvankin参数值,并利用Tsvankin参数对叠前道集剩余时差进行校正,最后输出Tsvankin参数数据体,分析Tsvankin参数与页岩层脆性发育及储层性质的关系。将该方法应用于四川长宁"宁201"井区的下志留统龙马溪组页岩,综合地震资料分析发现Tsvankin参数谱值域范围与页岩脆性概率分布趋势正相关,能够预测页岩储层各向异性强度并能反映页岩地层脆性强弱,在"甜点"预测中有一定的指导意义。     

不同沉积环境页岩气富集地质条件分析——以巴彦浩特盆地石炭系为例

沉积环境对页岩气资源的富集地质条件起着控制作用。通过野外露头观察,运用室内分析化验、扫描电镜等技术,以实际资料为依托,对巴彦浩特盆地北部三角洲沉积环境页岩和南部障壁海岸沉积环境页岩的有机地化特征和储层物性特征进行了对比,分析了不同沉积环境页岩气富集地质条件的差异性。研究结果显示,三角洲环境页岩有机碳含量较高,干酪根类型以Ⅲ型为主,其生气条件优于障壁海岸沉积环境页岩;而障壁海岸环境页岩脆性矿物含量高,内部孔隙隙结构多样,孔渗性较好,更有利于页岩气资源的储集及后期开发过程中的压裂作业。     

加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征

西加盆地作为加拿大最重要页岩气产地,其中尤以泥盆纪页岩最为著名,针对该页岩气储层特征的研究对于页岩气富集规律研究、开发方案设计以及有利区优选意义重大。在岩心分析、测井识别、岩心观察以及实验室分析基础上,采用薄片鉴定、XRD全岩分析、储层物性分析、有机地球化学分析、含气量测定以及页岩三轴应力分析等手段,开展岩石学、矿物学、储层物性、有机地球化学、含气性以及岩石力学等页岩气储层特征相关研究。研究结果表明目的页岩气储层为灰色、黑灰色硅质、钙质泥岩;骨架矿物为石英、方解石;孔隙类型则以裂缝、有机孔为主,岩心分析孔隙度为1.32-6.88%;总有机碳含量百分数为0.23%～8.37%;含气量为0.76～2.95 m~3/t;页岩的静态杨氏模量与泊松比分别为32.4～41.2 GPa,0.24～0.28.表明西加盆地泥盆纪页岩储层具有脆性矿物含量高、物性良好、有机质成熟度高、含气量高且易于压裂的特点。综合认为加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层具有很好的勘探开发潜力。     

不同沉积环境页岩气富集地质条件分析

沉积环境对页岩气资源的富集地质条件起着控制作用。通过野外露头观察,运用室内分析化验、扫描电镜等技术,以实际资料为依托,对巴彦浩特盆地北部三角洲沉积环境页岩和南部障壁海岸沉积环境页岩的有机地化特征和储层物性特征进行了对比,分析了不同沉积环境页岩气富集地质条件的差异性。研究结果显示,三角洲环境页岩有机碳含量较高,干酪根类型以Ⅲ型为主,其生气条件优于障壁海岸沉积环境页岩;而障壁海岸环境页岩脆性矿物含量高,内部孔隙隙结构多样,孔渗性较好,更有利于页岩气资源的储集及后期开发过程中的压裂作业。     

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。     

海陆过渡相页岩气储层特殊性——以大城地区山西组为例*

随着南方海相页岩气开发取得突破,华北地区海陆过渡相~陆相页岩气也逐渐受到重视。通过实验测试分析,以大城地区山西组页岩气储层为例,分析海陆过渡相页岩气储层的特殊性。研究认为大城地区山西组沉积环境为下三角洲平原分流间湾;储层黏土矿物平均含量为56.24%,石英等脆性矿物平均含量为42.13%;TOC平均为1.85%,有机质类型主要为Ⅲ型干酪根为主,成熟度平均为1.09%;泥页岩发育两类不同类型的孔隙。对比海相焦石坝龙溪组和陆相鄂尔多斯延长组7段储层特征,表明海陆过渡相山西组泥页岩厚度小、层数多为特征,有机地化和矿物组成等均与海相与陆相页岩气储层存在显著差异。山西组页岩气储层发育基础、有机地化和物质组成条件均较为良好,页岩气保存条件较好。山西组页岩气、煤层气与致密砂岩气叠置成藏,具有丰富的资源潜力,具有联合开采的资源基础。     

页岩气储层测井响应特征及识别方法研究

 页岩气是储存在页岩中以游离态和吸附态存在的天然气,正逐渐成为油气勘探的热点。地球物理测井技术具有纵向分辨率高、灵敏和信息量大等优势,在评价页岩气储层方面不可或缺。本文综述了页岩气储层的地质特征、测井响应特征,总结了国内外用测井技术识别页岩和含气页岩层的方法。指出测井组合法和交汇图法能够较好地识别页岩层;气测法、常规测井组合法、ΔlogR法和介电常数法等识别含气页岩层能取得较好效果。     

四川盆地页岩气藏和连续型-非连续型气藏基本特征

四川盆地是一个多旋回叠合盆地,发育了两套海相优质烃源岩(下寒武统牛蹄塘组页岩,下志留统龙马溪组页岩),其有机质成熟度高(R_o=1.5%～6%),绝大多数地区普遍不利于页岩气藏的形成;另发育两套海陆过渡相(上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组)优质烃源岩,其成熟度相对较低(R_o=0.7%～3%),在川西南-川南地区具有较有利的页岩气勘探前景.四川盆地页岩烃源岩排烃效率高, 为大规模油气藏提供了烃源;多存在晚期快速隆升调整过程, 为吸附气的解吸创造了条件.页岩气藏经历了早期地质条件优越、生物气高效成藏,中期深埋地腹、原油裂解气快速成藏,晚期快速隆升、脱溶气和解吸气调整成藏等过程.四川叠合盆地油气藏具有多样性特征, 发育了从非连续型到连续型完整序列的油气藏类型.典型的非连续型气藏主要是指构造圈闭(以及部分构造-岩性圈闭)气藏,其圈闭相对独立,非连续分布, 储集空间类型以孔隙型为主.震旦系威远气田、川东石炭系气田群及川东北下三叠统飞仙关组气藏群等具有相对典型的非连续型气藏特征.非连续型-连续型过渡气藏介于连续型气藏与非连续型气藏之间,呈分散状或连续状分布, 圈闭类型多以复合圈闭为主,可发育有裂缝圈闭(川东南二叠系阳新统气藏)及岩性圈闭(上三叠统须家河组气藏).储集空间以裂缝型或次生溶孔为主,非均质性强,普遍存在异常高压.四川盆地连续型气藏应以页岩气藏为主, 但现今未有成功勘探开发页岩气藏的实例.四川叠合盆地具有多旋回构造-沉积演化、优质烃源岩分布的区域性、储层的非均质性和天然气的活动性,及油气成藏经历了生物气、吸附气、裂解气、脱溶气和解吸气演替等多样性特征.因此,四川盆地的油气勘探和研究应形成常规与非常规、连续型与非连续型、原生与次生油气藏的立体勘探和研究局面, 尤其应加强非连续型-连续型过渡油气藏特征、形成机理和分布规律的研究.     

页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模拟技术

页岩气藏天然裂缝分布复杂,地层非均质性强,水平井压裂技术是开发的必要手段,建立页岩气藏压裂缝网扩展与流动一体化模拟方法对于制定生产方案及评价压裂措施具有重要的现实意义。采用基于闪电模拟的油藏压裂裂缝网络扩展计算方法来模拟页岩气藏多分支裂缝网络形态,在此基础上进一步运用嵌入式离散裂缝模型（EDFM）来定量表征页岩气藏有机质-无机质-裂缝网络之间的复杂流动机制,从而实现页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模拟。基于该方法建立了200 m×200 m的地质模型进行缝网形态模拟以及流动表征,通过缝网扩展模拟方法得到裂缝网络分布规律,在此基础上基于嵌入式离散裂缝模型进行流动模拟,得到模型生产200 d后的含气饱和度分布以及产气量分布曲线。同时,基于本文模型分析了压裂液注入压力、分形概率指数、压裂液黏度以及裂缝网格精细程度等参数对裂缝网络形态、含气饱和度分布以及页岩气产量的影响。研究表明,压裂液注入压力越高分形概率指数越小、压裂液黏度越小裂缝扩展范围越大、含气饱和度下降范围越大单井产量越高,裂缝模拟精度会显著影响产量误差。基于该页岩气藏压裂缝网扩展流动一体化模型可以大规模模拟页岩气藏缝网形态以及多重介质复杂流动,为评价页岩气藏压裂施工好坏以及产量预测提供了有效的帮助。     

测井资料在优质页岩气储层识别中的应用——以鄂尔多斯盆地东南部长7段黑色页岩为例

为了利用常规测井资料研究页岩气储层,通过岩电关系、ΔlgR法、裂缝测井解释模型探讨了鄂尔多斯盆地东南部长7段黑色页岩的优质储层识别问题.结果表明:长7段成熟的富有机质泥页岩普遍具有高自然伽马、高自然电位、高声波时差和低密度的电性特征,有机碳质量分数普遍大于2%,均值3.15%,裂缝发育段主要集中在顶部和中下部,且以水平缝或低角度缝为主.研究区长7段黑色页岩段的顶部和中下部具备形成页岩气藏的良好地质条件,是页岩气勘探的有利层段.     

复杂结构井在页岩气开发中的应用进展

复杂结构井作为一种高效、先进的钻井工艺,能够很好地挖掘各种油气藏的潜能,在北美页岩气工业化、商业化开采过程中,产生了显著地经济效益。在概述复杂结构井的类型、适用条件的基础上,结合国外页岩气开发中复杂结构井的应用情况,分析了复杂结构井在中国页岩气开发中的应用前景。考虑到中国页岩气藏多分布于地表和地下条件复杂的山区,紧紧围绕页岩气开发产能和成本这一核心问题,建议重点发展小井眼连续管一体化钻完井、丛式水平井批量钻井和多分支水平井技术,来减少井场占地面积、优化资源配置管理、降低开发成本、最大限度提高页岩气藏整体效益,实现中国山区页岩气高效、低成本开发。     

页岩气藏部分压开压裂井压力动态分析

 压裂井因为能够提高单井产量和降低成本在页岩气藏的开发过程中得到了广泛应用,然而在实际生产过程中由于页岩储层普遍厚度较大,难以被完全压开。为此,综合考虑页岩气的解吸、扩散和渗流特征,建立了页岩气藏部分压开压裂井的渗流模型,应用Laplace变换、Fourier变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演对模型进行求解,绘制了相应的压力特征曲线并对其进行了流动阶段的划分,讨论了相关参数对压力动态的影响。研究表明,页岩气藏部分压开压裂井的压力特征曲线存在7个主要流动阶段;裂缝的压开程度主要影响球形流阶段表现的明显程度及压力导数曲线前期位置的高低,解吸系数主要影响压力导数曲线下凹的深度,无因次储容系数主要影响压力导数曲线下凹的宽度和深度,无因次窜流系数主要影响解吸扩散阶段出现的早晚。所获得的结果可为利用压裂井合理高效地开发页岩气藏提供理论支持。     

页岩气藏压裂水平井产能特征研究

页岩气具有独特的储层特性与流动特征,其数值模拟方法与常规油气藏有很大差异。基于多重介质模型建立及基质离散模拟吸附气和游离气的瞬变流动方法,对储层进行体积压裂改造,实现了体积压裂模型的构建;在此基础上结合X井的生产数据对吸附类型、基质离散程度、裂缝-基质耦合系数、基质渗透率以及裂缝渗透率等因素对产能的影响进行了分析。结果表明,吸附类型、裂缝-基质传导率、油藏具有天然裂缝和基质裂缝渗透率以及压裂增产区域裂缝渗透率可以影响页岩气的生产年限、递减率以及裂缝导流能力,这对页岩气藏水平井进行压裂优化设计具有一定的指导作用。     

页岩油藏提高采收率技术及展望

通过调研近二十年国内外页岩油藏提高采收率技术的室内研究和现场应用,结合页岩油藏储层特征,总结了开发过程中的难点,并针对各类提高页岩油藏采收率技术的作用机理,讨论了对页岩油藏的适应性。研究表明,注气是页岩油藏补充地层能量的最佳方法,二氧化碳和天然气是常用的注入介质,但其作用机理还有待深入探讨;通过改善储层润湿性来提高渗吸效果是表面活性剂和低矿化度水的主要机理;泡沫驱拥有良好注入性的同时能够有效调整裂缝性油藏的非均质性,但是其在裂缝中的稳定性有待加强;热力采油可以改变储层的热应力,诱导裂缝扩张,增大注入介质的波及范围。溶剂和纳米材料在机理上有改善页岩储层润湿性的作用,但是其在页岩油藏开发中的可行性还有待验证。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩气压裂技术现状

鄂尔多斯盆地三叠系延长组陆相油页岩是延长组页岩气的生、储层位.延长陆相页岩具有埋藏深度浅、分布稳定,厚度较大,孔隙度、基质渗透率极低,岩性脆等特点.延长油田结合自身陆相页岩气储层的特点,通过对页岩气储层改造方式、增产机理、区域层位选择等论证优化后,经过三年多时间的室内实验研究及现场试验,优化出了适合陆相页岩储层的压裂液体系,并首次将CO2压裂工艺技术应用于陆相页岩气压裂,逐步形成了一套适合延长组陆相页岩气储层压裂改造工艺技术,并在延长油田多口页岩气井现场应用,取得了陆相页岩气储层改造的技术突破.     

页岩气藏开发中的关键力学问题

简要概述了页岩气资源和开发现状,基于页岩储层的微纳尺度孔隙结构特征、力学特点以及开采方式,系统论述了页岩气开发中的多尺度、多物理场流动动力学的过程与机制,归纳凝练出页岩气微纳尺度流动、页岩人工压裂的裂缝扩展以及分段压裂水平井缝网宏观流动等方面是亟需解决的关键前沿力学问题,并针对各前沿关键力学问题综述了研究进展和发展趋势,为促进我国能源发展尤其是页岩气的科学、有效开发具有重要的意义．