川西蓬莱镇组致密砂岩毛管自吸水膜厚度变化与水锁关系实验

川西蓬莱镇组致密砂岩储层具有低孔、低渗特征,在开发过程中外来流体导致储层严重水锁损害。因此有必要对致密砂岩毛管自吸条件下不同含水率水膜厚度变化进行研究,为改善水锁损害方法的研究提供依据。利用毛管自吸法加工不同饱含水岩样,以氮气为流动介质,通过公式计算水膜厚度大小;并结合压汞实验数据,设计实验定量的分析水膜厚度差异与水锁关系。结果表明,岩石微观孔径主体分布为200 nm左右,毛管压力高,润湿相受毛管力作用表现为易进难出;当水膜厚度从10 nm增加到90 nm时,有效孔隙半径从100 nm减小到25 nm,氮气渗透率下降了95%。因此,认为通过对比水膜厚度与有效孔径大小可表征相应水锁损害程度,毛管自吸作用水膜厚度的增加导致致密砂岩气藏微观渗流能力下降,且随水膜厚度的不断增加水锁损害加剧。     

致密砂岩气藏不同自吸压差下水锁损害

普遍认为致密砂岩气藏在负压差自吸时不存在水锁损害。为此,依据现场资料设计无压差、正压差、负压差自吸条件下水锁损害实验,通过测试束缚水饱和度及当前含水饱和度,判断研究区域是否发生水锁损害。以返排后渗透率与初始渗透率比值来评价水锁损害程度,比值越大水锁损害程度越小。实验结果表明:研究区域当前含水饱和度明显高于束缚水饱和度,存在水锁损害。虽然负压差条件下水锁损害程度最小,但是水锁损害依然严重。可见,当致密砂岩气藏以负压差生产时,水锁损害同样不容忽视。     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害,钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性,这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响.考虑裂缝和含水饱和度的影响,选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样,分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验,并从岩石学特征入手,利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响,探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理.研究结果表明,致密砂岩应力敏感性损害严重,应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关,而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关;水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度,且含水饱和度越高应力敏感性越强.     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害，钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性，这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响。考虑裂缝和含水饱和度的影响，选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样，分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验，并从岩石学特征入手，利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响，探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理。研究结果表明，致密砂岩应力敏感性损害严重，应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关，而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关；水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度，且含水饱和度越高应力敏感性越强。     

鄂尔多斯盆地致密砂岩气储层饱和度测井评价方法

 以鄂尔多斯盆地某区域石盒子组致密砂岩气储层为例,研究了其饱和度测井评价方法。宏观上基于岩屑石英砂岩及岩屑砂岩,微观上基于残余粒间孔及溶蚀-粒间孔,结合岩样薄片显微分析资料、岩电试验资料以及网络模型数值模拟结果,分析获得致密气储层的导电规律:地层因素F、孔隙度φ与电阻率指数I、含水饱和度S_w的关系由于岩性及孔隙类型的不同而存在差异,岩屑砂岩因其岩屑成分及孔隙类型的复杂性,增加了岩石的导电难度,在同等条件下,地层因素及电阻率指数均高于岩屑石英砂岩;电阻率指数与含水饱和度呈现指数关系,而非Archie模型的乘幂关系。在此基础上,分类型建立了可变胶结指数(m)的改进Archie模型,并应用于石盒子组致密气储层饱和度测井评价,结果显示饱和度计算值的绝对误差小于5%,验证了该测井评价方法的实用性。     

一种新的致密气藏平均毛管压力计算模型

利用分形理论建立了新的毛管压力模型,研究致密气藏储层内部孔隙的分布特征。证明了Lekia提出的,在低渗透的致密砂岩气藏中,毛细管压力与含水饱和度在双对数坐标中呈线性关系的结论,而Brooks和Corey基于实验统计提出的毛管压力与归一化含水饱和度之间的线性关系仅仅适用于渗透率较高的砂岩储层。根据所建立的毛细管压力模型,推导出计算平均毛管压力曲线的方法。     

用J函数提高致密砂岩气层饱和度测井评价精度

低孔渗致密砂岩储层具有孔隙度小、孔隙结构复杂,泥质含量高、束缚水饱和度大等特点。该类储层阿尔奇岩电参数m、n值变化大,电阻率与流体关系复杂,很难用电阻率测井资料据阿尔奇公式求准含气饱和度。通过对致密储层岩样毛管压力曲线形态分类,统计不同毛管压力曲线形态类型的物性特征,最终按孔隙度范围分类建立J函数与饱和度的统计关系。实际应用结果表明,该方法与阿尔奇变m指数法相比计算精度可提高1倍,与孔渗指数方法相比精度也显著提高,且能反映气水界面附近饱和度的变化趋势;为准确求取低孔渗储层饱和度提供了切实可行的测井评价方法,克服了低孔渗储层难以求准饱和度的技术难题。     

致密砂岩储层岩电参数实验研究

 目前致密砂岩油气藏的储层评价与试油气效果不好,测井解释符合率低,根本原因是没有准确求取储层的含油气饱和度。目前对致密砂岩进行储层饱和度求取,基本沿用以前评价常规砂岩储层的方法,这些方法的关键都在于高质量岩电参数的获取。由于致密砂岩孔隙度较小、孔隙结构复杂,该类储层的岩电参数获取比较困难,一般都借用同区域渗透率、孔隙度较高储层。本文根据致密砂岩的特点,选用气驱实验研究其岩电参数的变化规律。研究发现,在本文研究的致密砂岩岩心中,岩性系数b、饱和度指数n与中高孔渗储层差别较大。在孔隙度为5％—10％的致密砂岩岩心中,不同含水饱和度范围内其b、n不同,在高含水段,b基本在1左右,n在1.3—14.1之间;在低含水段,b在1.4—2.9之间,n在0.5—1.7之间。由于高含水段的含水饱和度均大于90％,因此解释时应重点关注低含水饱和度的b、n选取。利用实验结果对该岩心所在气田的4口井进行解释,证实本次实验结果更符合测试结果。     

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究

利用岩心流动实验、毛细管及束缚水膜理论模型研究了不同温度、驱替压力条件下的束缚水饱和度变化特征。研究结果表明,温度、驱替压力对束缚水饱和度具有重要影响,温度越高、驱替压力越大,致密砂岩束缚水饱和度越低。忽略温度等条件可能导致束缚水饱和度测定值误差较大,因此,准确测定束缚水饱和度应考虑实际地层温度并选择合理的驱替压力。     

致密砂岩储层饱和度指数n计算方法研究

致密砂岩储层孔隙结构复杂,连通性差,孔隙中流体分布不均匀,由传统方法求取阿尔奇公式中的饱和度指数n存在较大误差,使测井计算的含油饱和度精度降低。以目标区储层岩电实验资料为依据,研究发现I-Sw关系在双对数坐标系下实验数据点比较分散,且在Sw=90%存在明显的拐点,饱和度指数在目标区储层中不是固定值。在前人研究成果的基础上,结合配套的核磁共振实验,分析了饱和度指数n的影响因素。其中储层孔隙结构对饱和度指数n的影响占主要因素,孔隙结构越复杂,其值越大。针对其主控因素,结合核磁共振T2谱采用多元回归分析法建立饱和度指数的计算模型,力求使计算的饱和度指数尽可能逼近实际值,以保证利用Archie公式计算的含油饱和度具有较高的准确性。     

致密砂岩气藏含气饱和度影响因素分析

对库车前陆盆地深层致密砂岩岩芯孔渗参数测定,分析致密砂岩储层孔渗性与含气饱和度的关系,结果表明:储层渗透率与岩石颗粒粒级存在正相关性,即粒级越小,渗透率越低;储层渗透率与上覆压力存在负相关性,即上覆压力越大,渗透率越小,但上覆压力增大到一定程度后,对渗透率的影响很小;储层含气饱和度与岩石颗粒粒级、储层渗透率之间存在负相关性,即粒级越小、渗透率越低,含气饱和度越高。根据物理模拟实验的结果,初步提出了致密砂岩的渗透率级变和渗透率级变系数的概念。综合分析认为,致密砂岩的非均质性和渗透率级变系数是决定其成藏规模与含气饱和度的主要控制因素,均质性较好的致密砂岩,含气饱和度较高,且局部孔隙度和渗透率相对较好的砂体更容易富集成藏;渗透率级变系数越小含气饱和度会越高,渗透率级变系数越大含气饱和度会越低。     

致密砂岩可动流体及核磁共振T2截止值的实验研究

国内外做了大量砂岩岩心T2截止值离心标定实验,适宜采用100 psi离心力作为低渗透砂岩最佳离心力来标定T2截止值,但在致密砂岩中0.69 MPa的离心力已不再适用。通过实验分析12块致密砂岩岩心含水饱和度在不同离心力(离心力分别为0.34、0.69、1.03、1.38、1.72、2.07 MPa)下的变化情况得出采用1.38 MPa离心力作为最佳离心力,并通过30块致密砂岩岩心在1.38 MPa的离心力下标定致密砂岩的最佳T2截止值为8 ms左右。     

致密砂岩气藏水锁伤害及对产能的影响

为了评价致密砂岩气藏水锁伤害对储层的影响程度,设计了适于测定致密砂岩水锁伤害的试验方法,开展了室内试验研究,并分析了水锁伤害对气藏产能的影响。研究表明:致密砂岩束缚水饱和度较高,平均为47.67%,水锁伤害率平均为76.49%,水锁伤害严重。渗透率越低的岩心,水锁伤害越严重。水锁伤害主要发生在含水上升的初期阶段,水锁伤害率随含水饱和度的增加而增加的幅度越来越小;水锁伤害对产能的影响较为显著。水锁发生后,气体产能下降幅度超过了60%;水锁伤害半径越大,对产能的影响也越大,影响程度达到17.78%。致密砂岩储层水锁伤害要以预防为主,因此,油气田现场要适时地采取措施防止水锁伤害的发生,并建立合理的气井生产制度。     

基于低场核磁共振技术的致密砂岩气藏防水锁作用机理研究

致密砂岩气藏孔隙度、渗透率较低,微观孔喉尺度细小,在生产及压裂过程中极易产生水锁伤害。为开展致密储层防水锁作用机理研究,本文将常规岩心自吸实验、防水锁剂抑制水锁伤害实验与低场核磁共振技术相结合,从微观角度揭示致密砂岩储层微纳米级孔喉中的防水锁作用机理,为致密砂岩气藏防水锁相关研究提供理论依据。研究结果显示,加入防水锁添加剂后,流体表面张力下降,接触角增大,自吸速率变慢,渗透率有一定程度恢复;在此基础上,通过核磁共振T2谱从微观角度评价缓慢自吸阶段液体在不同孔喉尺度范围内的液相水锁滞留现象,其中加入防水锁添加剂后在自吸20h时在较小孔喉处自吸液相平均占比为38.61%,整体孔喉平均液相占比为35.79%。而在未加入防水锁试剂的样品中在自吸20h时在较小孔喉处液相占比为67.48%,整体孔喉占比为54.52%;通过防水锁剂抑制水锁伤害实验得出,加入防水锁剂后渗透率恢复程度在15.38%～20.19%,整体液相滞留占比平均下降幅度在10.73%。研究发现防水锁剂有效地降低了较小孔候处液相滞留占比,降低流体表面张力以及增大岩心疏水性能,揭示了致密砂岩气藏防水锁作用机理,为致密砂岩气藏降低水锁伤害程度、提高返排效率,为实现高效开发提供理论支撑。     

多裂缝系统致密砂岩气藏的水锁及应力敏感叠加伤害研究——以川西蓬莱镇组致密砂岩为例

为研究水锁、有效应力对裂缝储层的叠加损害,选取川西蓬莱镇组致密砂岩气藏岩样,进行了干岩样和不同含水饱和度条件下岩样应力敏感实验。实验结果表明,随着岩样含水饱和度的增大,水锁程度增大,应力敏感程度增强;同含水饱和度下,有效应力增加,水锁程度增强。在压裂后的多裂缝系统储层中水锁和储层有效应力两者的协同作用对多裂缝网络储层渗透率造成叠加损害,可以为多裂缝致密砂岩储层开发方案的设计提供依据。     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1 mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1 mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1 mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

致密砂岩油藏增产过程中储层伤害机理

以鄂尔多斯盆地泾河油田致密砂岩油藏为研究对象,在常规分析方法基础上,分别对基质和裂缝性岩心进行了储层伤害实验,同时结合同位扫描电镜方法从微观角度对增产过程中的伤害机理进行了分析,找出了入井液侵入储层引起储层伤害的主要、次要原因,为该区块后续配方体系的改善提供了基础。研究结果表明,入井液侵入储层,黏土膨胀和水锁伤害是引起储层伤害的主要原因,结垢是次要原因;酸化过程中,酸液与酸敏性矿物反应产生二次沉淀及酸化后释放地层微粒是该储层酸敏性伤害的主要原因;压裂过程中,压裂液伤害的主要原因在于水锁伤害,而破胶不彻底产生的残渣伤害也是造成压裂液伤害的另一原因。     

致密-低渗透油藏两相启动压力梯度变化规律

致密-低渗油藏油水两相渗流时存在启动压力梯度,导致基质中剩余油和残余油的驱动非常困难,水驱开采效果普遍较差。为了确定致密-低渗储层两相启动压力梯度变化规律,通过物理模拟方法研究了一维水驱油过程中两相启动压力梯度与平均含水饱和度之间的关系,并分析了两相启动压力梯度的形成原因。结果表明,两相启动压力梯度随平均含水饱和度增大先升高后降低,在油水前缘位于出口端附近时达到最大值;两相启动压力梯度最大值与岩心气测渗透率呈良好的幂函数关系,渗透率越低两相启动压力梯度最大值上升速度越快;同一岩心中两相启动压力梯度远大于原油启动压力梯度。可见致密-低渗油藏水驱过程中两相启动压力梯度随着油水前缘运移先增大后减小,同时油水间毛管力是两相启动压力梯度形成的主要原因。     

致密砂岩油气藏开发技术

近年来,随着油气藏开采水平提高,致密砂岩油气藏的勘探开发成为关注的焦点。由于致密砂岩储层具有孔隙度小、渗透率低、粘土矿物类型丰富和岩性致密等特殊的地质特征,导致此类油气藏经济高效开发难度大。虽然在国内外已有成功开发致密油气藏的先例,但目前对于致密砂岩油气藏的开发技术还未形成统一的认识。该文对目前致密砂岩油气藏的开发技术进行了分析,希望借该文对致密砂岩储集层开发技术能有一个较为明确的认识。     

一种利用毛管压力确定致密储层岩石润湿性的方法

致密砂岩储层孔隙尺度微小,孔隙结构复杂,毛管效应明显,为明确该类储层岩石润湿性,本文提出一种利用毛管压力确定岩心润湿性的方法。首先,通过压汞实验明确致密砂岩储层孔隙结构特征,明确孔隙结构参数与毛管压力关系,确定毛管压力主要影响因素;其次,开展动态毛管压力测定实验,建立毛管压力和喉道半径关系;最后,开展不同渗透率岩心油驱水和水驱油实验,确定岩石润湿性。研究结果表明：致密砂岩储层喉道半径呈对数正态分布,其分布参数与渗透率的相关性很好,喉道半径是渗流能力的主控因素;当渗透率大于10×10-3μm2时,毛管压力的动态效应影响较弱,当渗透率小于1×10-3μm2时,毛管压力的动态效应明显;通过测定岩心两端的压差,可以利用毛管压力能够确定岩石润湿性,结果准确,与接触角法与吸入法结果相同,验证了该方法的准确性。