利用压汞曲线求取页岩相渗曲线的分形维方法研究

相渗曲线作为评价储层岩石的重要指标,在油气田开发过程中具有重要作用。而页岩孔隙结构复杂,泥质含量高,用常规的稳定渗流方法和非稳定法不能测试得到相渗曲线。采用页岩岩心的压汞资料,使用分形维的方法,实现了毛管压力曲线转化为相渗曲线。从而解决了页岩气藏相渗曲线难以得到的问题,对页岩气的开发有重要的意义。     

基于吸附势理论的页岩对甲烷吸附特性

 页岩气藏的甲烷吸附性能是页岩气藏开发的前提和基础,对页岩气资源预测、产能评价等有重要影响。根据不同温度下实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式。研究结果表明,页岩吸附甲烷的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,可预测不同温度下甲烷吸附量,得到页岩吸附甲烷的吸附等温线;吸附相密度计算对ε-ω吸附特性曲线预测甲烷吸附量有重要的影响,吸附相密度经验公式与预测甲烷吸附量准确度有关,需进一步研究甲烷吸附相密度计算方法。     

页岩气吸附综合模型及其应用

页岩气藏中吸附气体占很大比例,吸附气的含量直接关系到页岩的储量计算,因此准确得到页岩的吸附气含量至关重要。通过不同温度下页岩等温吸附实验发现温度升高页岩的吸附能力下降;对不同温度下页岩等温吸附曲线进行一系列计算得到了页岩气吸附综合模型,该模型可以用来计算不同温度和压力条件下等温吸附曲线,该模型为页岩吸附气含量的准确计算提供一种方法和依据。     

分流动单元相渗曲线归一化方法及应用

目前常用的相渗处理方法是对有代表性的相渗曲线归一化,但对整个油藏区块归一化难以反映储层非均质性,分区归一化的分区指标又不十分明确。流动单元能较好的反映储层的非均质性及流体的渗流特征,本文将流动单元作为不同分区,引入流动层指数作为分流动单元的依据,按流动单元对相渗曲线归一化。以某油田为例,将储层分为四个流动单元,其归一化的相渗曲线差别明显,表明不同流动单元的储层渗流差异较大,反映出的油田开发动态也大不相同。该方法为油田开采准确利用相渗曲线提供依据。     

机械振动对岩心相渗曲线的影响

研究了机械振动对岩心水驱油相渗曲线的影响，通过岩心振动相渗实验，得出了三套可比的相渗曲线。实验表明，振动与不振动时的相渗曲线相比，油、水相渗曲线均要上抬，油的相渗曲线要右移，水的相渗曲线要左多。     

陆相与海相页岩水相润湿渗吸特征

针对鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩和四川盆地龙马溪组海相页岩开发现状,研究了不同沉积环境下各层位页岩水相作用特征。实验选取了西北地区富页、延页和云页等页岩气探井岩心,对比涪陵气田焦石地区钻井岩心,进行了矿物组分分析、自然孔隙观察和岩石力学测试,探索了页岩表面水相接触角和基质自发渗吸。实验结果表明：陆相页岩黏土矿物含量更高,易水敏导致储层伤害；涪陵地区海相页岩气储层基质较为致密,裂隙形态简单,填充物少,微裂隙和微孔隙较陆相延长组发育更充分；脆性矿物含量高导致涪陵地区页岩杨氏模量和泊松比较大,利于提高改造体积和裂缝复杂度；页岩表面表现为强亲水性,不同层位页岩水相润湿性存在差异,不同类型表面活性剂对页岩润湿性作用效果不同；通过调整减阻剂、粘土稳定剂和表活剂能够促进水相对页岩基质的浸润。研究可见不同层位页岩与水相作用差异明显,需研究开发具有针对性液体体系。     

页岩气储层的渗吸动力学特性与水锁解除潜力

大规模水力压裂是页岩气成功开发的关键技术,上万方的压裂液被注入地层,而返排率往往低于30%.根据常规油气相关理论,外来流体进入基质孔隙会引起强烈的水锁伤害.但实践中大量压裂液滞留在页岩储层中并未引起严重水锁,部分井的产能随着滞留量的增加反而升高,这说明页岩气储层具有水锁解除的能力.本文基于页岩气储层压裂液渗吸问题开展实验,分析了水与页岩相互作用以及引起的动力学效应,研究渗吸特性与储层水锁解除潜力之间的关系.压裂液通过渗吸作用进入基质产生复杂物理化学作用.页岩的渗吸能力、扩散能力、渗吸水诱发裂隙能力是影响页岩气储层水锁解除潜力的主要因素,储层能量补充、渗吸液向基质深部的扩散、水岩反应产生的微裂隙等是水锁解除的主要机理.提出了以初始含水饱和度、渗吸能力、扩散能力、吸水诱发微裂隙和黏土化学作用等为主要评价参数的水锁解除潜力评价方法,利用自发渗吸、核磁共振与脉冲渗透率测试评价水锁解除潜力.通过该方法对典型页岩气储层的水锁解除潜力进行了分级评价,该研究深入分析了页岩气储层水锁解除机理及控制因素,对页岩气储层压裂改造具有指导意义.     

复杂裂缝网络系统油水相渗曲线特征实验研究

裂缝系统油水相对渗透率曲线的研究对指导裂缝性碳酸盐岩油藏注水开发起至关重要的作用。以实际裂缝性碳酸盐岩油藏储层地质特征为基础,设计并制作了裂缝系统逐渐由简单到复杂状态的多组大尺寸裂缝型渗流物理模型。参照行业标准,采用非稳态法水驱油相渗实验测试方法,研究了裂缝系统中不同裂缝宽度与不同缝网结构和缝网密度对油水相对渗透率曲线形态的影响。结果表明,裂缝系统平均裂缝宽度越大,油水相渗曲线形态越向交叉斜直线形态靠近,两相共渗区范围越大;缝网密度越大,结构越复杂,相渗曲线中的束缚水饱和度就越大,两相共渗区范围就越小,等渗点位置则逐渐向右移动。     

页岩裂缝网络水相自吸试验

水平井分段压裂形成的裂缝网络使页岩气藏经济开发,但也为压裂液大量滤失和进入页岩基块深部提供了通道和途径,削弱了压裂改造效果。开展页岩基块、单一裂缝、"T"型裂缝网络水相自吸试验,并与致密砂岩水相自吸试验进行对比分析。结果表明:与单一基块、裂缝相比,页岩裂缝网络在增大水相赋存空间的同时,也为裂缝-基块间自吸创造有利供给条件,增加了水相自吸侵入深度;致密砂岩水相自吸呈现活塞式均匀推进,且未产生新裂缝,而页岩水相自吸优先沿页理发生,因侵入流体与页岩发生水-岩作用萌生页理缝,进一步增加页岩缝网密度,扩大水相自吸范围。通过优选压裂液配方,利用滞留压裂液与页岩相互作用,发挥滞留压裂液对储层缝网的积极改造作用,可以达到改善页岩储层渗流通道、强化页岩气解吸-扩散-渗流传质能力的目的。     

考虑应力敏感和水力裂缝方位角的页岩产能模型

产能预测对页岩气的高效合理开发有着重要的作用，而目前国内外对于页岩气分段压裂水平井产能的研究没有同时考虑到天然裂缝应力敏感和水力裂缝形态及渗流特征对产能的影响。为此，根据双重介质渗流理论，综合考虑了页岩储层的吸附解吸、扩散运移、天然裂缝的应力敏感效应，建立了页岩储层渗流模型；同时考虑水力裂缝的有限导流能力、裂缝方位角等因素，利用点源函数方法将裂缝离散，之后叠加建立水力裂缝模型，最后将两种模型耦合得到页岩气藏压力水平井不稳定渗流模型和产能模型。根据已建立的页岩气压裂水平井产能模型，编程计算出产能特征曲线；通过对比模拟结果分析出，与实例类似的页岩气压裂水平井的最优水力裂缝导流能为15~18 D·cm，最优缝长分布方式为外高内低的U型，最优水力裂缝间距分布为等间距分布；模拟结果与页岩气井的现场数据的对比，也验证了该模型的准确性。该研究对页岩气开发有着重要的指导意义。     

东坪基岩气藏气水相对渗透率的确定方法

东坪基岩气藏储层岩性差异大,非均质性强。孔缝发育区岩石松散,无法钻取完整的岩芯,而致密带几乎不渗透,无法通过驱替实验获取相对渗透率曲线,这成为困扰气藏动态分析和开发指标计算的难题。基于水驱气藏物质平衡原理,建立了不依赖水侵量的储层含水饱和度计算方法,避免了水侵量计算方法中的不确定因素,提高了含水饱和度计算的准确性。建立了基于储层孔隙结构分形维数和生产水气比历史拟合相结合的气水相对渗透率计算方法。根据该气藏毛管压力曲线的分类确定孔隙结构分形维数的界限,通过生产水气比拟合确定具有代表性的储层孔隙结构分形维数,进而计算气水相对渗透率曲线。该方法克服了因毛管压力曲线多样化而导致分形维数难以确定的难题,所获得的相渗曲线更能代表气藏的整体渗流特征。该方法为无法通过岩芯驱替获取相渗曲线的气藏提供了有效途径,对于其他基岩气藏及严重非均质气藏具有借鉴意义。     

第四系天然气藏储层物性参数测井解释模型

以柴达木盆地东部台南第四系松散未成岩生物气藏为例 ,研究建立该类储层物性参数测井解释模型的方法。主要包括 :(1)应用“JD 5 81”常规测井资料 ,通过定量计算对声波测井进行了压实、泥质及含气影响的校正 ,建立了孔隙度测井解释模型 ,探索性地提出声波测井曲线天然气影响的定量校正方法 ;(2 )根据毛管理论 ,综合应用毛管压力曲线、岩石物性、岩性分析及测井资料建立了渗透率测井解释模型。研究结果表明 ,利用电阻率曲线对声波测井进行天然气影响的定量校正方法是可行的 ,该方法提高了气藏孔隙度声波测井解释模型的精度 ,实现了应用“JD 5 81”常规测井资料即可进行储层孔隙度参数评价的研究。储层微观孔隙结构参数孔喉半径均值的主要影响因素是岩石比表面及孔隙度 ,综合利用孔隙度与岩性测井曲线可以较为准确地计算该参数 ,这为储层渗透率参数的评价奠定了基础。     

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。     

华北S区碳酸盐岩气藏型储气库储渗特征

 华北S 区气藏为裂缝性碳酸盐岩超深底水凝析气藏，储层发育特征及建库渗流机理极为复杂，导致建库库容参数评价难度较大。通过对比分析毛细管压力曲线与核磁共振T₂谱分布的相关性，研究了碳酸盐储集空间孔喉发育特征；基于非稳态法多轮次气水相对渗率测试曲线，分析了碳酸盐微裂缝储层气水两相渗流特征。研究结果表明，华北S 区碳酸盐储层微裂缝发育、孔喉细小且分布集中，不同层位气相渗流特征差异较大，影响了碳酸盐气藏型储气库运行效率，是建库方案制定及注采运行优化首先应考虑的因素。     

考虑差异化相渗的致密气藏开发效果分析

压裂改造是低渗致密气藏增产的重要措施，而考虑地质—工程一体化的气藏开发动态预测是致密气藏开发的热点问题。大规模水力压裂也会造成改造区相渗与未改造区相渗出现差异，并且不同储集层类型也对应着不同的相渗关系。因此，基于差异化相渗的致密气藏一体化模拟研究具有重要意义。从工程—地质一体化建模流程入手，考虑基质和裂缝的相渗差异，并结合3种储层地质及相渗关系形成了考虑差异化相渗的模拟流程，该模拟方法能有效解决前期返排阶段产水量拟合效果较差的问题。通过考虑差异化相渗的一体化模拟对低渗致密气藏3种储层类型的开发特征和开发效果进行了分析，并建立无因次压降与采出程度的关系图版，用于评价气藏不同时期的开发效果。研究表明，残余气饱和度的高低决定了气井开始产气的滞后时间，残余气饱和度越低，气井返排期越长；在考虑差异化相渗的情况下，含水饱和度对采收率影响最为显著、渗透率次之，孔隙度与有效厚度影响较小。通过本文的研究揭示了不同储集层物性对开发效果的影响规律，对指导致密气藏高效开发具有重要的理论及实践意义。     

考虑润湿反转效应的相对渗透率动态计算方法

润湿反转剂是化学驱提高采收率常用试剂之一,润湿反转剂驱后将改变原始储层岩石性质,对开发中后期油水渗流能力产生较大影响。针对润湿反转过程中相对渗透率曲线难以确定的问题,综合考虑了润湿反转剂导致的界面张力降低及润湿性变化特征,建立了相对渗透率及毛管压力曲线动态计算方法,并分析了润湿反转过程中相对渗透率及毛管压力变化规律。研究表明：油水两相相渗曲线变化同时受到毛管数和润湿性的影响,低毛管数条件下,相渗曲线形态主要受到润湿性的影响,随着毛管数逐渐增大,润湿性的影响减小,最终可以忽略不计。同时,润湿反转剂使得界面张力和毛管力减小,将对渗吸过程产生显著影响,因此,在渗吸驱油过程中,需要对润湿反转剂进行优选,以实现对驱油速度和采收率目标的相对最优。研究结果明确了润湿反转提高采收率过程中相对渗透率及毛管压力的变化规律,为研究润湿反转提高采收率的计算及油藏数值模拟提供了理论基础。     

考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井分析

页岩气藏渗透率较低,流动过程中存在边界层影响和吸附解吸现象。在建立页岩气藏压裂水平井试井模型过程中,非压裂区域考虑为存在吸附效应的非达西流动,压裂区域考虑为双重孔隙介质达西流动,水力压裂裂缝区为达西流动。基于油气渗流理论和数学物理方法,建立了考虑吸附效应的非达西流压裂水平井试井模型,求解得到了考虑井筒存储和表皮效应的压裂水平井井底压力响应,并进行了压力响应参数敏感性分析。结果表明:启动压力梯度主要影响特征曲线后期上翘程度;窜流系数主要影响"凹槽"的位置,当同时考虑启动压力梯度和吸附解吸时,窜流系数还影响着解吸时间的长短;解吸系数主要反映解吸扩散程度,随着压力降低,页岩气解吸效果越明显,特征曲线中的"凹槽"宽度和下凹程度越大。研究对于页岩气藏压裂水平井的开发与动态监测具有一定的指导意义。     

一种计算超低渗储层相对渗透率的新方法

相对渗透率曲线是油藏数值模拟的关键参数。超低渗透储层致密,喉道细小,孔隙结构非常复杂,在水驱油实验过程中,毛管压力作用和末端效应非常显著。在超低渗储层水驱油实验的基础上,首先应用传统的JBN方法(忽略毛管压力的影响)计算相对渗透率,发现其是不适用的。为了克服岩心末端效应的影响,应用X-ray CT扫描技术获得含水饱和度剖面数据;并结合两相饱和度剖面理论,推导了一种计算两相相对渗透率的新方法。结果表明:应用模型计算的相对渗透率曲线能够反映超低渗储层毛管压力大的特征。超低渗透岩心的水相渗透率起初上升很慢,随后快速升高;而油相渗透率下降迅速。研究成果对于超低渗储层两相相对渗透率的计算具有重要意义。     

吸附对页岩中气体临界参数的影响

页岩孔隙细小,气体存在吸附现象。应用毛管束模型,在考虑吸附的基础上,建立了气体临界参数变化计算模型,研究了气体组成、压力、孔隙半径等因素对气体临界参数变化的影响。研究发现:页岩有效孔隙半径随气藏平均压力的增加而增大;随着孔隙半径的减小,气体的临界温度和临界压力变化率明显增加;临界温度变化率和临界压力变化率随着压力减小而增加。研究对于页岩气藏储层评价和开发方案设计具有重要意义。     

页岩气试井技术在分段压裂水平井中的应用

目前已掀起页岩气勘探开发的热潮,针对页岩气的研究主要集中在地质及钻完井,而针对页岩气试井动态方面的研究几乎是空白,研究具一定的先导性。建立了页岩气藏无限导流分段压裂水平井评价模型,讨论了扩散、吸附等参数对压力动态的影响,分析了均质页岩气藏中无限导流分段压裂水平井的压力动态特征,解决了无法确定页岩气藏分段压裂水平井动态参数的难题,形成了均质页岩气藏分段压裂水平井的典型曲线。研究成果可为页岩气藏分段压裂水平井的合理高效开发提供技术支持。