准噶尔盆地玛湖凹陷风南4井区百口泉组砾岩致密油藏地质“甜点”测井评价

为了有效评价砾岩致密油藏"甜点"分布,针对砾岩致密油藏非均质性强、油水分布复杂、"甜点"识别困难等问题,对风南4井区砾岩致密样品孔隙度、含油饱和度开展地层条件下的恢复校正,并结合阿尔奇公式以及动态地层水电阻率评价模型建立相应的孔隙度与含油饱和度测井评价模型;在此基础上,通过构建含油孔隙度参数,刻画单井垂向含油非均质性从而实现砾岩致密油藏地质"甜点"测井评价。研究结果表明:相比于地表检测值,地层条件下孔隙度减少约12.5%,含油饱和度增加9.3%左右;砾岩油藏"甜点"主要分布在T_1b_2~1及T_1b_3段,以Ⅱ类"甜点"为主,其次为Ⅰ类"甜点"。地质"甜点"的识别与评价可为玛湖地区砾岩致密油藏井位部署及水平井轨迹优化提供参考。     

玛湖砾岩油藏体积压裂开发后烃气混相驱提高采收率实验

在新疆玛湖致密砾岩油藏采用烃气驱大幅提高采收率技术,面临水平井体积压裂规模开发后,小井距下水力压裂缝网易形成气窜通道,影响气驱波及体积的问题。为研究压裂后水平井井网对烃气驱开发效果的影响,提出了玛湖致密砾岩油藏人工裂缝+基质注烃气驱油模式,基于该模式设计实验模型,利用拼接比例的不同造缝与未造缝全直径岩心模型进行气驱实验,明确压裂缝与基质关系。结果表明：通过烃气驱岩心采收率可达38.26%;全直径岩心造缝比例越高,采收率越低;小规模的压裂可以使采油速度更加平稳,同时可以获得更高的采收率;烃气驱结束后通过吞吐的方式可进一步提高采出程度7.1%。该项实验可以为烃气驱现场试验水平井压裂规模、合理井距及注气速度提供了具有现实指导意义的研究基础。     

考虑玛湖砾岩油藏复模态结构下的压裂水平井压力分析

玛湖油田为典型的致密砾岩油藏,常用“密切割、长水平段、水平井+体积压裂”的开发方式进行投产,整体具备三线性流模型特征,但砾岩基质独特的复模态结构,导致其又与常规的三线性流模型有所差异。因此,本文从砾岩油藏的复模态结构出发,分析其基质渗流特征,同时以压裂水平井的三线流模型为基础,建立考虑基质复模态结构下的渗流数学方程,并利用换元变换、Pedrosa变换、摄动变换等方法联合对数学模型求解后进行了流态划分、敏感性参数分析及现场应用。研究表明：受改造区基岩中基质与未改造区供液双重影响,本文模型双线性流特征更加明显;同时储容比、窜流系数、启动压力梯度及应力敏感对曲线影响阶段不同,其中储容比、应力敏感越大,压力曲线局部越向上偏移,窜流系数、启动压力梯度越大,压力曲线局部越向下偏移。矿场应用表明：该模型与实际数据拟合较好,符合储层实际情况,可为砾岩储层压裂水平井的动态监测提供一定的指导意义。     

玛湖凹陷百口泉组砾岩脆性特征及其影响因素分析

准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组是10亿吨特大型玛湖砾岩油田主力开发层系之一,属于典型的低孔、低渗透—特低渗透储集层,需通过体积压裂形成大规模复杂缝网实现高效开发,砾岩地层的脆性特征是压裂形成复杂缝网的关键力学指标。已有岩石脆性的大量研究主要围绕页岩地层,但对结构复杂、强非均质砾岩的脆性特征上缺乏深入、系统认识。围绕百口泉组砾岩的脆性特征、评价方法以及影响因素,通过开展井下砾岩取芯的岩石物理与岩石力学实验,综合岩样变形与破坏特征分析,明确了百口泉组砾岩在地层围压条件下呈现低脆性-塑性;基于实验数据的不同脆性指数计算对比,结合实验呈现的脆性特征,明确了基于割线模量的脆性指数能够更好表征百口泉组砾岩的脆性特征;砾岩脆性指数与围压、孔隙度、密度关系密切,随围压、孔隙度增大,砾岩的脆性降低、塑性增强;随密度增大,砾岩的脆性增强、塑性降低。研究认识对压裂工程“甜点”优选、压裂工程设计具有重要意义。     

碳酸盐岩储层力学特性及可压性评价研究

由于碳酸盐岩油气储层"超深低渗"的特点,所以必须通过压裂改造方可获得商业产能。因此,碳酸盐岩储层的可压性是评价储层能否被有效压裂改造、获得商业产能的关键指标。以川东北通江县碳酸盐岩为例,试验分析了碳酸盐岩储层的岩石力学特性;基于岩石脆性指数、应力—应变曲线、断裂韧性以及抗剪强度初步建立了川东北碳酸盐储层的可压性评价模型和可压性程度分级标准。试验结果表明:岩心微结构致密,矿物组分呈现"高碳酸盐、低石英、少杂质"的特点;岩石抗压强度、弹性模量和泊松比均随围压增加而增大,呈现出低围压下的脆性向高围压下的延性转化的趋势;抗拉试验曲线的5个阶段特征显著;直剪试验表现出明显的脆性特征和滑动弱化现象;通过可压性评价模型和可压性程度分级标准,经计算得到综合可压性系数F为0.76,可压性系数介于0.5～0.8,可知碳酸盐岩储层可压性程度较高,可用于储层改造压裂。     

基于PSO-ELM的水平井自喷期“多段式”产量预测方法——以玛湖油田百口泉组致密砾岩油藏为例

准确预测油气井动态产量对油田高效开发意义重大,是单井累产油预测以及部署政策优化的关键。玛瑚油田百口泉组致密砾岩油藏水平井自喷期产量呈“多段式”特征,在实际生产过程中,油气井产量受储层物性、压裂工艺参数等多种因素综合影响,传统产量预测方法及数值模拟法考虑影响因素有限,预测方法适用性差。在产量特征认识基础之上,利用主成分分析法优选油层厚度、地层压力、总砂量、渗透率、压裂簇数及含油饱和度六个主控因素,采用粒子群算法优化ELM的输入权值与隐含层偏置,建立了玛湖油田水平井产量预测模型。预测结果表明,PSO-ELM对比传统预测模型具有计算速度快、泛化能力强、预测精度高的优点,利用该方法预测了5口水平井的单井产量,平均误差在2.14%~5.28%,与实际产量吻合良好。     

基于XGBoost与SVR变权组合模型致密油的采收率预测

致密油储层因具有渗透率与产能低下的特点,多采用大型水力压裂改造储层来提高采收率,根据不同的地质、压裂参数变化,预测改造后的采收率对于压裂施工改造有良好的指导作用。目前多因素影响的致密油压裂后采收率预测理论模型,难以实时准确地根据压裂方式及参数来预测压裂后油藏采收率变化。为进一步提升致密油的采收率预测精确度,本文引进机器学习进行预测,基于极限梯度爬升算法（XGBoost）和支持向量回归算法（SVR）进行了一定改进得到变权组合模型XGBoost-SVR,模型借鉴残差进化机制,实现加权融合系数的最优组合,该组合模型可对两种单模型进行优势互补,避免了因单一模型参数导致的范围性误差,增大模型预测容错率。本文首先对致密油的采收率影响因素进行收集整理,分析地质因素、储层因素和工程因素对采收率的影响,构造相关原始数据集;其次将预处理后数据集输入SVR单模型和XGBoost单模型分别进行训练,得出单模型预测值;最后采用基于残差的自适应的变权组合方法建立XGBoost-SVR组合模型,得到各模型最终预测结果,明确采收率影响因素及各影响因素权重比。模型预测结果表明：与SVR和XGBoost单模型相比,组合模型在预测精度达到94.63%,表现出更好的适应性。     

水合物藏水力压裂储层改造可行性评价模型及应用

基于层次分析法和熵值法,构建水合物储层可压性评价模型.结合水合物沉积物水力压裂实验结果,对水合物储层可压性进行评价.研究结果表明:由水合物沉积物自身属性决定的可压指数(IF)对可压性起关键作用,可压指数越高,水合物沉积物压裂形成裂缝的可行性越大.整体而言,可压指数小于0.48的水合物沉积物试样在高黏度压裂液和高压裂液排...     

基于可解释机器学习的水平井产能预测方法

准确预测致密气藏分段压裂水平井产能是压裂效果评价和优化设计的关键环节。现有的产能预测方法，引入了过多的假设和简化，很难全面反映致密储层流体多尺度的运移机理和复杂物理过程，导致产能预测误差较大。提出一种基于机器学习的致密气藏分段压裂水平井产能预测方法，该方法综合利用已收集的地质、压裂水平井产能及钻完井等多类型数据，通过机器学习算法直接挖掘数据内部规律，建立产能预测模型。此外，为解决常规机器学习模型的“黑盒子”问题，还利用SHAP（SHapley Additive exPlanations）方法对建立的机器学习模型进行全局和局部解释，分析影响产能的主要因素，增加了模型的可信性和透明度。以苏里格气田苏东示范区为例，验证了该方法的有效性和实用性。与油气藏数值方法相比，该方法不仅提高了产能预测的精度，而且缩短了建模周期，加快了计算速度。     

基于测井曲线无量纲交会法的致密砂岩储层“甜点”识别及预测

基于自然伽马和声波时差曲线对致密砂岩储层具有良好测井响应的原理, 采用经验试错法、基于储层非均质性的归一化法和声波孔隙度法3种方式, 将鄂尔多斯盆地某油田区块的自然伽马和声波时差曲线变换成新曲线, 提出测井曲线无量纲交会法, 构建得到非均质性评价指标(HEI)和孔?渗综合评价指标(PPI)两个“甜点”指数, 对致密砂岩储层进行定量评价。探索综合运用无量纲交会法和“甜点”指数判别法来识别致密砂岩储层“甜点”的新方法, 对研究区储层进行分类评价及“甜点”预测。研究结果与矿场实测数据吻合度较高, 可为致密砂岩储层“甜点”预测提供较重要的理论和实践依据。     

中江气田致密砂岩气藏“一体化”甜点评价技术

中江气田沙溪庙组气藏整体呈“三隆夹两凹”的构造格局,构造高部位的“三隆”区已经实现高效开发,但构造低部位“两凹”区河道甜点评价技术尚不完善。针对现有地质甜点着重评价储层品质,而含气性预测依赖地震解释,且多解性强的问题,将成藏与地震研究相结合,形成含气性预测精度更高的地质甜点预测技术。在地质甜点评价基础上,对甜点进行分类评价,明确各类甜点的特点与差异,建立与之相适应的工程改造技术,形成针对性的工程甜点评价技术。深化深源浅聚次生气藏的差异化成藏研究,多学科融合,形成“地质甜点”与“工程甜点”有机融合的“一体化”甜点评价技术。基于一体化甜点评价结果,结合水平井体积压裂新工艺,突破了常规储层下限,大幅提高了单井产能,实现了“两凹”区的有效动用开发。“一体化”甜点评价技术可有效评价压裂新工艺所适宜的低品质河道,推动气藏更低部位、更差储层河道的建产开发。     

玛湖致密砾岩注氮气驱机理及应用效果评价

针对玛湖致密砾岩储层采用的水平井+体积压裂衰竭开发,产量递减快的问题,分别在室内和现场开展了注氮气提高采收率研究。室内实验通过气驱相态、混相能力、驱油效果等方法评价了M区块的提高采收率潜力。实验结果表明,氮气在原油中溶解度小,驱油机理主要依靠自身的膨胀性驱油,且氮气的最小混相压力62.3 MPa,目前M区块很难达到混相驱。现场在玛湖油田M区块选择一个1注5采的井组开展注氮气先导试验,并取得了较好的效果。单井评价了产油量、油压、气油比、氮气浓度等4个参数指标的见效特征;井组分析了注气前和注气过程中产量的变化,累增油1 953 t。最后结合地质和工程认识,总结了影响注气效果的主控因素。本次注氮气应用效果显著,验证了致密砾岩储层水平井+体积压裂注氮气提高采收率是一项可行的技术。     

基于改进残差的神经网络方法预测页岩气甜点

北美页岩气革命取得的巨大成功对全球能源格局产生了深远的影响,并引起了工业及学术界的广泛关注。甜点预测是提高页岩气钻井成功率、保障压后产能的一项关键技术。目前传统方法预测页岩气甜点区存在误差较大的问题。以加拿大商业开发成功的页岩气产区Fox Creek地区为例,对控制该区页岩气甜点的地质及工程因素进行详细剖析,在此基础上,提出一种改进残差的神经网络方法来分析页岩气甜点主控因素,并建立甜点区预测模型。结果表明,影响研究区页岩气甜点区的主控因素为孔隙度、渗透率、泥质含量、埋深、地层压力、脆性指数和压裂施工参数（水平段长度、压裂段数、支撑剂注入质量和压裂液注入体积）。改进残差神经网络算法在测试及训练的产气量数据预测方面吻合度分别达到0.94和0.85,展现出很好的预测效果。基于改进残差神经网络的预测模型表明,西部和南部Duvernay边界处发育页岩甜点区,向东北部逐渐变差。该页岩气甜点预测模型为该地区页岩气的后续高效开发提供了可靠的基础。     

玛湖凹陷百口泉组砾岩储层泡酸后岩石损伤及压裂泵压下降机理

针对玛湖凹陷百口泉组砾岩储层水平井固井完井射孔后直接压裂施工存在泵压高、需借助长时间泡酸工艺来降低压裂启泵压力的问题,开展了储层射孔后酸损伤及降压机理研究:①通过玛湖1、玛131、玛18区块储层岩心及水泥石在模拟温度下的酸岩反应实验,得到了岩心及水泥石的宏观溶蚀率及其变化规律;②进行了玛湖1、玛131、玛18区块岩心及水泥石在酸岩反应前后的三轴力学实验,得到了酸作用前后岩石/水泥石力学特征及其变化规律;③采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分析了酸作用前后岩石孔/缝/面等微观结构的变化,从微观角度探索了酸岩反应机理;④综合玛湖压裂施工现状、酸反应前/后岩石及水泥石SEM/EDS/XRD分析结果、岩石/水泥石酸岩反应前后三轴力学性能,利用"七五"或组合弹簧模型及破裂压力公式分析了酸作用对地层破裂压力的影响规律,揭示了玛湖砾岩储层水平井固井完井射孔后酸损伤及降压机理.     

砂岩储层可压裂性评价方法研究

通过研究砂岩储层压裂裂缝起裂、扩展规律以及期望的裂缝形态,提出了砂岩储层可压裂性具体含义。分析KGD模型中各因素对压裂裂缝的影响规律,借助成熟的有限元方法对上述规律进行验证及补充,建立了砂岩储层可压裂性与储层岩石弹性模量和最小水平地应力之间的关系,绘制了可压裂性指标的变化规律,即弹性模量越高,最小水平地应力越小,砂岩储层的可压裂性越高。根据地震资料可以绘制砂岩储层的三维可压裂性分布图,可以为压裂选井选层提供参考。     

基于测井资料的页岩油储层甜点预测

页岩油储层甜点预测受很多因素的影响,明确其主控因素并赋以合理权重是快速、高效地进行甜点评价的关键。传统的页岩油甜点预测法在赋以权重以及划分标准方面不尽合理。为此,首先,采用灰色关联分析法进行主控因素分析;其次,利用复相关系数法对优选的主控因素按照其所属储层类型进行合理的赋值;最后,综合建立储层的地质工程甜点系数来实现页岩储层甜点的精准预测。以长庆油田陇东地区长₇段页岩油储层为研究对象,利用测井资料从烃源岩特性品质（SQ）、储层物性品质（RQ）和完井品质（CQ）评价方面优选了10个具有代表性的地质和工程甜点参数,并建立了工区页岩油储层地质工程双甜点评价标准：X_SQ>0.581、X_RQ>0.494和X_CQ>0.715,该标准预测得到的工区甜点与实际高低产区吻合度高,证实了该方法的准确性。本研究可为陇东地区长₇段页岩油储层的甜点预测和井位部署提供理论依据。     

玛湖致密砾岩裂缝干扰规律

玛湖致密砾岩油藏是目前重要的陆上原油上产的主要组成部分,系统的油藏工程评价显示,其裂缝的扩展规律与页岩为代表的非常规储层具有典型的差异,“绕砾成缝”是其重要的控制机理,裂缝的干扰特征也有显著的差异。本研究基于考虑“基质本构、固液耦合、任意方向破裂表征”的离散元计算模型,研究了砾岩油藏裂缝扩展过程中的干扰规律。研究表明,应力差较小情况下,裂缝受到砾石吸引作用大于应力差作用,加之裂缝间的相互作用,使得裂缝逐渐向两侧发育,裂缝受到砾石阻碍作用,导致相互贯通,裂缝向两侧发育消耗能量,导致裂缝较短,在应力差较大的情况下,应力差作用大于裂缝受到砾石吸引作用,裂缝沿着最大主应力方向发育,裂缝集中发育,主裂缝较长。应力和砾石共同作用下的裂缝和干扰机理的研究为后期不同应力差条件下的合理改造和开发对策提供重要的支撑。