基于H-J-C模型的水化页岩破碎有限元分析

针对页岩地层钻井过程中钻井液对页岩水化作用的问题,提出了基于H-J-C模型的页岩含水饱和度与钻头破岩效率对应关系研究方法,开展了页岩含水饱和度对页岩力学特性影响规律的室内实验。通过室内实验研究发现:页岩含水饱和度对页岩强度、弹性/剪切模量、泊松比等宏观力学参数影响较大,得到不同饱和度工况下水化页岩力学参数值。借助LS-DYNA有限元软件,基于页岩破坏的H-J-C模型,利用室内实验得到的水化页岩的力学参数,模拟了钻头破碎页岩的动态过程。对水化页岩的应力变化、破碎形态、破碎效率进行了研究。结果表明:随着页岩含水饱和度增加,页岩强度降低,钻头破碎岩石的效率增加,当页岩含水饱和度从0.05增加到0.4时,钻头破碎岩石的效率增加了3.3倍。     

页岩气吸附规律研究

页岩的吸附解吸行为是页岩气藏含气量评价和高效开发的基础。利用自主研发的页岩气高温高压吸附实验装置,对四份鄂尔多斯盆地南部延长组页岩样品进行了高温高压吸附实验,得到了四份样品65℃下、最高压力达25 MPa的吸附等温线。采用修正的朗格缪尔(Langmair)模型对吸附等温线进行拟合,并对拟合结果进行分析。研究表明:页岩样品具有较高的吸附气能力,饱和吸附量为0.04~0.14 mmoL/g。采用修正的朗格缪尔模型可以较好地拟合页岩高压吸附等温线,拟合系数达0.99以上。页岩有机碳含量与吸附气量具有正相关性,有机碳含量越高,吸附气量越大。未发现黏土含量与吸附气量的关系。     

梨树断陷页岩气水平井钻井关键技术

为解决部署在梨树断陷的首口页岩气水平井梨页1HF井存在的井壁失稳风险高、机械钻速低、固井施工难度大、井眼轨迹控制难度大等技术难题。在梨页1HF井施工过程中,通过综合应用油基钻井液、旋转导向地质导向、双凝双密度水泥浆等技术,并进行了钻头优选和钻具组合优化。施工结果表明井眼稳定,井眼轨迹平滑,水平段共完成进尺1 020 m,储层钻遇率92.7%,固井质量优秀。该井实现了安全、高效钻进,实际钻井周期22.56 d,较设计钻井周期缩短了14.94 d,平均机械钻速7.98 m/h,较设计提高了82.19%。该井良好的施工效果,可见对后续梨树断陷页岩气水平井施工具有积极的指导和借鉴作用。     

四川盆地页岩储层正演模拟地震响应特征

页岩气的储量巨大且具有低碳环保的优点,具有很大的勘探开发价值,但目前中国页岩气的勘探仍处于初步探索阶段。为了研究页岩气储层的地震响应特征,以四川盆地某气田为研究区,通过设计页岩地层楔状体模型进行声学介质波动方程正演,分别研究页岩储层厚度、地震子波主频及含气性的变化对页岩储层地震响应特征的影响。然后,根据该研究区的实际测井数据和地震资料,建立了连井剖面的二维地质模型,并对其进行声学波动方程正演模拟,最终对研究区储层响应特征进行分析,从而能够初步预测出有利的含气储层,并为验证后续反演结果的准确性提供可靠的依据,对四川盆地及其周围地区页岩储层特征的研究具有一定的指导意义。     

二维地震勘探在页岩气勘查空白区的应用效果：以下扬子巢湖地区五峰组-高家边组下段为例

下扬子巢湖地区五峰组-高家边组下段地层富有机质页岩厚度、有机地化、储集物性、岩石学以及含气性特征研究较为薄弱,为查明该地区五峰组-高家边下段页岩气地质条件,利用二维地震勘探方法指导井位部署,取得了较好的钻探地质效果。钻探结果表明,在页岩气空白区,表现为强反射特征的波组即为五峰组-高家边组下段黑色富有机质页岩。针对强反射波组部署的皖含地1井完整揭示了五峰组-高家边组地层,五峰组-高家边组下段实钻深度与预测深度相差156 m,富有机质页岩厚度为43.9 m,生气条件和储层条件较好,见页岩气显示。因此,二维地震勘探为页岩气空白区的有效勘查方法,利用该方法部署的钻井证实巢湖地区五峰组-高家边组下段具有较好的页岩气地质条件。     

鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式与影响因素

储层孔隙对页岩气赋存状态和流动机制具有关键控制作用。页岩孔隙演化模式研究能够深化页岩成储机理的认识,但目前相关研究仍然薄弱。以鄂尔多斯延长组陆相低熟页岩(镜质体反射率R_o=0.73%)为研究对象,开展热模拟实验,结合X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析、低压氮气吸附、高压压汞(mercury intrusion capillary pressure, MICP)测试,分析不同成熟度页岩的孔隙特征,深入探讨陆相页岩孔隙演化模式及其影响因素。结果表明,随热演化程度升高,页岩孔隙经历先增加后减小的趋势,孔隙演化受控于有机质生烃、矿物转化和压实作用。有机质生烃能大幅促进总比表面积和总孔体积的增加,矿物转化能促进溶蚀孔和微裂隙的形成,压实作用对中孔和宏孔比表面积和孔隙体积的增长有明显的抑制作用。建立了鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩孔隙演化模式:0.73%R_o≤1.37%,有机质大量生烃,孔隙比表面积和体积快速增加;1.37%R_o≤3.84%,由于压实作用及铁方解石充填孔隙,孔隙比表面积和体积减小;R_o3.48%,有机质的芳构化堵塞微孔,孔隙之间的合并使得中孔和大孔体积增加。     

页岩储层离子扩散特征及影响因素分析

页岩储层压裂返排液中矿化度有明显升高,这与页岩储层离子扩散能力有关。目前,对于尚没有定量表征页岩储层离子扩散能力的方法。本文提出了一种评价页岩离子扩散能力的方法,并分析其影响因素。结果显示页岩储层中黏土矿物含量越高,离子扩散速度越快,持续时间越长。尤其是蒙脱石,其孔隙结构遇水发生反应,盐离子迅速扩散,会引起储层中压裂液矿化度的升高;盐溶液和表面活性剂也会对页岩储层的离子扩散能力有明显影响,但影响方式有诸多不同,Na⁺ 和K⁺通过压缩黏土扩散双电层厚度来降低页岩在溶液中的离子扩散能力,此外,K⁺还能进入页岩硅氧四面体中,阻止盐离子扩散;活性剂会引起溶液分子间作用力的改变,降低页岩在溶液中的离子扩散能力。通过页岩储层离子扩散实验对认识页岩储层裂缝发育程度和页岩储层性质具有重要的工程意义。     

下扬子地区五峰组—高家边组页岩气形成条件

 页岩气是一种清洁、高效的非常规能源。通过露头观测、钻井资料、有机地化与储集物性等资料,分析了下扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统高家边组页岩的沉积环境、厚度、分布、埋深、有机质丰度、类型、热演化程度、孔缝特征及岩石矿物组成等。研究结果表明,该页岩主体为陆棚沉积,沉积厚度大,主要分布在300~400m之间、埋深适中;页岩有机碳含量主要分布在0.5%~1.0%之间,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型,镜质组反射率主体分布在1.5%~2.5%之间,处于高成熟-过成熟阶段;页岩石英含量较高,普遍分布在34.2%～55.1%之间,微裂缝发育,有利于压裂改造。研究表明页岩气形成的有利区分布在苏北高邮—海安—句容、皖南泾县—宁国和浙西临安等地区。     

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。     

对非常规油气及相关术语的讨论

非常规油气是指在20世纪70-80年代用传统的技术无法实现经济开采的油气资源.致密油气广义概念包括致密砂岩、页岩、煤层中的油气资源,狭义概念仅指致密砂岩中的油气.页岩气与页岩油可密切共生/伴生.目前能开采的页岩油都是相对轻质的,因而亦称轻质致密油（light tight oil,LTO）.油页岩是固体矿产,其中并不含石油（oil）且其干馏产品也不是原油而是油品.