页岩储层天然裂缝剪切滑移特性实验研究

为研究页岩储层天然裂缝剪切滑移特性,基于GCTS TRR-1000三轴力学系统,设计了注入流体和水力裂缝共同作用下的天然裂缝剪切滑移实验.实验结果表明:(1)天然裂缝在与水力裂缝相交前就发生了微小的剪切滑移(<0.02 mm),但此过程的剪切滑移是天然裂缝压实所致;裂缝相交后由于注入流体的作用天然裂缝发生破坏,进而产生...     

鄂尔多斯盆地富县页岩气缝网压裂适应性研究

页岩气开发是近几年国内外研究的热点,缝网压裂是目前页岩气开发的主要技术手段。文章对比分析了美国页岩气与富县延长组页岩气成藏条件,认为鄂尔多斯盆地富县区块延长组长7段具有页岩气开发的潜力。进行了富县与美国各大盆地岩石矿物组成对比分析研究,分析了石英、长石、粘土矿物等组分对缝网形成条件的影响,确定富县区块延长组长7段储层进行缝网压裂的可行性。通过杨氏模量和泊松比计算出长7段页岩脆性范围为54.3%-67.4%,对比结果表明富县延长组长7段页岩使用缝网压裂能够形成较为复杂的网状裂缝;在此基础上,针对富县区块延长组长7段的储层特征提出了缝网压裂的初步方案,即使用低粘度压裂液和低密度支撑剂,大液量、大排量、小粒径和低砂比的压裂工艺,在页岩中形成大规模的裂缝网络,提高油气动用程度,扩大可采储量,对富县区块延长组长7段页岩气改造具有一定的指导意义。     

致密砂岩与页岩压裂缝网形成能力对比评价

压裂裂缝网络形成的程度,是能否实现致密油藏经济有效的开采的首要因素。针对长庆油田长7致密砂岩油藏储层,采用了页岩用的裂缝网络形成的评价方法,结合声发射仪器,对比了长7致密砂岩与页岩2种岩心压裂后形成缝网的能力。通过实验可以看出,致密砂岩压后呈现为简单的平面主裂缝特征,而页岩均呈现无主裂缝的无规则散布特征;岩石脆性并不是影响致密砂岩形成缝网的主要因素;在无水平地应力差或水平地应力差较小的情况下,长7致密砂岩油藏储层能够形成一定程度的复杂裂缝;天然裂缝系统的发育程度也是长7致密砂岩油藏体积压裂形成缝网的关键因素。     

新型缝网压裂技术在镇北致密储层的研究与应用

北美非常规油气藏的成功开发为长庆致密油藏改造开辟了新的技术途径。在与北美巴肯致密油藏特征进行对比分析的基础上,指出镇北长X致密储层具有天然裂缝发育、岩石脆性程度高、水平两向应力差适中的特点,具备大规模体积压裂形成复杂网状裂缝的条件。因此,以体积压裂为理念,在该区块开展了的"高排量、大液量、低黏压裂液、小粒径支撑剂"技术模式的新型缝网压裂先导性试验,取得了较好的增产效果,为长庆油田0.3mD以下致密油藏压裂改造积累了重要的经验。     

中美页岩气储层条件对比

北美页岩气开发已获得了巨大成功,而中国页岩气开发还处于起步阶段,对比分析中美页岩气储层条件,指
导中国页岩气高效开发意义重大。从页岩气的成藏条件、储层特征和储层评价因素３个方面进行了详细对比分析,
结果认为：中国成藏条件更复杂,储层埋藏深、温度高、热成熟度高、厚度低;中国页岩矿物组成更复杂,黏土矿物以
伊/蒙混层和伊利石居多,以微粒运移性的黏土矿物为主;石英含量更高,脆性指数更大,更有利于压裂改造;中国储层
评价因素更复杂,要从有机碳含量、有机质成熟度、干酪根类型、储层有效厚度和岩石学特征等多个方面进行评价。总
之,从储层条件的角度对比情况来看,中国（尤其是四川盆地）页岩气藏已具备规模化开发条件。     

页岩气储层水力压裂机理研究

水平井分段压裂技术是现阶段页岩气成功开发的关键技术,并逐渐形成了一系列以实现"体积改造"为目的的页岩气压裂技术,其"体积改造"的理念颠覆了经典水力压裂理论,是现代非常规储层压裂理论发展的基础。到目前为止,页岩气储层水力压裂缝网形成与扩展机理等基础理论还不完善;通过室内大型真三轴水力压裂物理模拟实验,在室内模拟出含裂缝的页岩地层,研究了裂缝性地层水力压裂过程中天然裂缝对水力裂缝扩展的影响;并分析了水力裂缝在该类型地层中的扩展模式及其影响因素。     

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。     

页岩储层压裂裂缝表面软化规律实验研究

针对中国典型的页岩储层开展自发渗吸对比实验,并结合页岩表面硬度测试,分析了页岩自发渗吸能力与裂缝表面软化程度的关系,研究不同水化阶段页岩裂缝表面力学性质变化规律。实验结果表明:吸水最初的1 d是裂缝表面发生硬度伤害的主要阶段,占总伤害的50%~75%,随后硬度伤害持续、缓慢增加;渗吸速率和单位体积岩石吸水量与页岩裂缝表面软化程度并没有直接关系,但吸水孔隙体积倍数、有效驱动力系数与页岩裂缝面软化程度有明显的正相关性,其值越高水岩作用越剧烈。     

页岩水力压裂裂缝扩展规律实验研究

页岩气藏储层具有超低孔、超低渗的物性特征,通过体积压裂改造形成复杂人工裂缝网络,是实现页岩气有效开发的关键。试验采用大尺寸真三轴水力压裂模拟,研究水平地应力差、泵注排量,井筒数量等因素对页岩气储层压裂裂缝扩展规律的影响。通过观察压后页岩表面裂缝延伸路径,结合工业高能CT扫描确定页岩内部实际的水力裂缝形态。实验所选用页岩脆性中等,但层理特征明显,微裂隙发育,具有可压性。试验结果表明:水平应力差为3 MPa时,水力裂缝易转向,沟通近井天然裂缝或弱胶结层理面;随着水平应力差的增加,有利于横切缝的产生,沟通远处更多天然裂缝及层理;当水平应力差达到12 MPa时,仅能形成简单平面横切缝。另外,变排量压裂或双井筒同步压裂可以有效地增加裂缝密度,提高水力裂缝复杂程度;但在12 MPa的水平应力差下,双井筒同步压裂仍然仅生成2条简单的水平缝。     

天然裂缝对页岩储层网状诱导缝的控制作用

页岩地层只有借助体积改造技术形成网状裂缝系统才能实现有效开发,而网状裂缝形成的必要条件是诱导缝沿天然裂缝转向。借助 RFPA2D 数值仿真软件,从岩石力学角度出发开展诱导缝转向规律的机理研究。结果表明,天然裂缝的长度、走向等都会影响诱导缝转向的难易程度,裂缝长度越大、与最大主应力夹角越小,发生转向的可能性越大;其次,诱导缝起裂的角度也会影响其转向,起裂方位与最大主应力夹角越大,诱导缝沿天然裂缝转向越容易。文章还分析了复杂裂缝性地层诱导缝延伸规律,直观地再现了诱导缝依次打开天然裂缝并分叉的现象,并证明了只有诱导缝沿天然裂缝转向才可能形成复杂诱导缝体系。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7页岩气储层裂缝特征及其控制因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组发育多套富含有机质泥页岩,勘探实践表明页岩气勘探前景良好。裂缝研究是页岩气勘探开发研究的重要内容,其对页岩气勘探选区、压力造缝等具有指导作用。笔者通过野外地质调查、岩心观察、铸体薄片等手段,对鄂尔多斯盆地东南部三叠系延长组长7段裂缝特征进行了研究,分析了裂缝控制因素。分析了研究区三种不同尺度的裂缝：露头节理（裂缝）、岩心裂缝、微裂缝。研究结果表明,有机质丰度、矿物成分、岩性是裂缝发育的控制因素。     

页岩气储层水力裂缝网络的延伸规律

为了深入认识页岩气储层水力压裂裂缝的延伸规律及裂缝网络形成条件,通过建立页岩气储层水力裂缝延伸的二维模型,分析地应力差异系数、天然裂缝及层理面等因素对水力裂缝延伸方向的影响规律,并对页岩储层水力裂缝网络的形成机制进行研究.研究结果表明:水力裂缝在层理面内转向、分岔及沟通天然裂缝是形成裂缝网络的关键,层理面和天然裂缝逼近角和地应力差异系数需在一定临界组合条件下才形成裂缝网络,偏离该条件均形成单一裂缝;最大水平主应力方向与页岩的层理面和开度较好的天然裂缝之间的逼近角呈大角度时,更有利于形成裂缝网络.     

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。     

页岩气藏压裂数值模拟敏感参数分析

针对页岩气藏压裂形成复杂裂缝网络后,单一的裂缝描述方法不再适用的问题,采用Eclipse 软件中的页岩 气模型,建立了一种“等效方法”,将页岩气有效改造体积表征为“主裂缝+ 网络裂缝渗透率”,代替“主裂缝+ 次裂 缝”的模拟方法,两种方法产量和长期压力驱替是等效的,解决了手工划分网格工作量大、计算速度慢的问题。运用 Plackett-Burman 型线性试验设计方法,对水力裂缝参数和储层参数进行敏感性排序,结果表明：水力裂缝参数中,压裂 纵向改造程度、网络裂缝渗透率和有效改造体积对产量影响最敏感,储层参数对产量影响敏感程度由强到弱为：地层 压力系数、总含气量、储层有效厚度、吸附气比例、井底流压、基质渗透率。为页岩气压裂选井选层和压裂设计方案优 化提供了依据。     

缝网压裂控制条件研究*

结合北美页岩气藏体积改造实践与裂缝监测成果,全面阐述了缝网压裂的力学控制条件：岩石脆性指数是多点起裂而形成多裂缝的基础,发育良好的结构弱面（节理与天然裂缝）是形成网络的必要条件,储层水平主应力差与天然裂缝逼近角是诱发缝网的控制条件,低渗–致密储层是采用缝网压裂的前提。阐述了形成缝网的工艺条件：低黏流体是诱发复杂裂缝网络的前提,较高净压力（系数）是提高缝网波及区域的工艺手段;对比了常规压裂与缝网压裂改造理念的的差异,为正确判别和使用缝网压裂提供了思路。明确提出了缝网压裂的控制条件,对于指导缝网压裂实践具有重要的指导意义。     

长宁地区优质页岩储层非均质性及主控因素

通过大量实验测试数据的统计分析,明确了川南地区长宁区块优质页岩各小层间存在较强的非均质性,分析了优质页岩储层发育的控制因素。五峰组-龙马溪组下部储层的脆性矿物含量高,黏土矿物含量相对较低（平均为24.5%）;储层的储集空间类型多样,以有机质孔隙为主,储层物性在纵向上具较强的非均质性,孔隙度主要在0.73%~10.25%,平均约为4.19%;五峰组和龙一₁亚段5个小层的总含气量在1.27~4.19 m³/t,平均达到2.74 m³/t,龙一₁亚段1小层含气量最高,其次为2小层和3小层,4小层含气量最低。沉积条件是优质页岩发育的物质基础,石英含量高和有机质发育有利于优质页岩储层的形成;压实作用与胶结作用是页岩储层发生致密化的主要机制,而溶蚀作用和有机质热成熟在一定程度上可改善页岩储层质量。     

泥页岩地层钻进封堵抑制型钻井液体系的研究

针对泥页岩地层钻进过程中的吸水膨胀引起的孔壁稳定问题,提出了采用超细惰性材料封堵泥页岩微细孔喉、降低渗透率,从而减缓水分侵入的思路。通过实验研究与微观分析相结合的方法开展了含超细惰性材料的封堵抑制型钻井液体系的研制。首先,结合常规实验与电子扫描电镜实验,探讨了超细惰性材料对基浆及聚合物钻井液体系流变性能及失水性能的影响,从微观角度分析了含超细惰性材料钻井液体系泥皮的微观形貌特征。在此基础上,通过不同配方钻井液体系的浸泡实验,研究了超细惰性材料对泥页岩吸水膨胀的封堵抑制性能。研究成果对于保障泥页岩地层的快速钻进具有重要意义,同时,在解决类似吸水膨胀地层的快速钻进方面也具有一定参考价值。     

页岩水力裂缝网络形态及激活机制研究

针对页岩体积压裂后量化复杂裂缝网络构成及裂缝激活程度的问题,基于有限元、全局嵌入黏聚区域模型以及真实页岩露头,建立了预制结构弱面的复杂水力缝网模型。在考虑全耦合应力-流体影响下,研究了弱面逼近角、水平应力差、压裂液黏度以及排量对裂缝网络组成、几何形态以及SRV的影响,提出能够量化分析裂缝网络构成以及裂缝激活程度的裂缝相对激活程度概念。研究结果表明,页岩压后裂缝几何形态受力学性质最弱的弱面控制,分别呈轴对称与中心对称网络状分布;裂缝网络由主导游离气传输的弱面型裂缝与主导吸附气传输的基质型微裂缝共同构成;弱面逼近角、水平应力差以及压裂液黏度对SRV长轴的影响并非呈现单调性变化,逼近角的增加、水平应力差、压裂液黏度以及适当排量的降低会导致SRV短轴增加;水平应力差对裂缝相对激活程度的影响也并非呈现单调性变化,弱面逼近角、压裂液黏度以及排量的增加会引起基质型微裂缝相对激活程度、激活裂缝总长度的增加以及弱面型裂缝相对激活程度的降低。     

威远区块页岩气水平井产量主控因素分析

四川盆地威远区块国家级页岩气示范区开发效果显著,但仍存在单井产量差异较大的问题,深入分析页岩气水平井高产的主控因素是目前研究的重点。利用威远示范区取芯井地质及测井资料明确龙马溪组龙一₁¹小层作为最优开发层系,开展储层精细评价研究,结合水平井压后评价建立了储层厚度、最优靶体位置、I类储层钻遇率与产量之间的关系,明确了天然裂缝发育程度对水平井产量的影响,定量计算了压裂液量、砂量和排量3项工程参数与缝网有效性的关系。结果表明：（1）龙一₁¹小层厚度与产量呈高度正相关;（2）距离龙一₁¹小层底部距离0~4 m是最优靶体位置;（3）I类储层钻遇率的高低直接影响着水平井高产与否;（4）天然裂缝发育有利于页岩气获得较高产量;（5）根据工程参数定义的缝网综合有效系数达到0.8以上时,可认为形成了有效的页岩气流动通道。     

富台油田碳酸盐岩潜山裂缝充填特征及其控制因素

为研究富台潜山油田有效裂缝分布区域,利用岩心、薄片、流体包裹体分析等资料对富台潜山储层进行系统分析。综合研究结果表明:富台潜山裂缝充填成因主要是深层热液作用;裂缝充填物主要为方解石,少量为硬石膏;裂缝充填受围岩岩性、裂缝性质、热液温度和流速、与断层距离等多种因素控制。富台潜山的裂缝纵向上冶里-亮甲山组、凤山组的白云岩储层充填程度低,上、下马家沟组灰岩充填程度高;平面上背斜轴部远离埕南大断层及二台阶断层的部分充填程度低,靠近这2条断层区域充填程度高;低充填程度区为有效裂缝分布范围。