塔里木盆地致密砂岩气储层微观孔隙结构

为研究塔里木盆地库车坳陷储层储集条件及其微观孔隙结构,应用核磁共振技术测定不规则岩样核磁孔隙度与核磁渗透率,应用高速离心实验标定岩样T2截止值,划定可动流体饱和度与不同喉道半径控制的可动流体体积分数,应用低温氮气吸附实验,深入分析岩样微观孔隙结构,建立致密砂岩储层渗透率、可动流体饱和度与微观孔隙特征之间的关系。研究结果表明:库车坳陷J1a层位致密砂岩气藏在深度4~5 km的储层占主要部分,平均渗透率0.021×10-3~3.982×10-3μm2,平均孔隙度2.96%~7.17%;平均比表面1.83~2.35 m2/g,为页岩的1/10;该储层中半径为50 nm以下喉道控制孔隙占总孔隙60%左右,半径50 nm以下孔隙以介孔为主,平均占总孔隙的33.03%。当渗透率由0.1×10-3μm2以下逐渐增大至1×10-3μm2以上时,砂岩孔隙形状由墨水瓶孔为主逐渐变为平行板状孔,再逐渐变为V型孔。库车坳陷致密砂岩气物性较差,占总孔隙27%的由半径50 nm以下喉道控制的较大孔隙可以作为致密砂岩气藏进一步开发突破点。     

川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征

页岩储层的纳米孔隙结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义,但目前关于国内沉积盆地页岩纳米孔隙结构的研究相对不足。利用低温氮气吸附和扫描电镜,对川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米级孔隙进行了分析。结果表明:1川西坳陷须家河组页岩比表面积主要由过渡孔和微孔提供,比表面积范围6.588~9.476 m2/g,平均为7.949 m2/g,远大于致密砂岩储层比表面积;2页岩孔径平均为4.319~7.821 nm,孔径范围具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径。孔隙形状有多种类型,微孔以单边封闭型孔和墨水瓶型孔为主,过渡孔和中孔具有一定数量的两端开口型孔;3页岩广泛发育的有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔主要提供了天然气吸附场所;矿物粒内孔隙和微裂隙为游离气主要赋存场所并提供了天然气渗流通道。     

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。     

川西须五非常规气藏储层微观孔隙结构特征

由于川西坳陷须家河组五段陆相非常规气兼具致密砂岩气与页岩气特征,气藏异常复杂。为了研究该气藏储层微观孔隙结构特征,首先应用场发射氩离子抛光扫描电镜观察了砂、泥岩储层微观孔隙类型,然后结合低温氮气吸附法、激光扫描共聚焦显微镜、场发射氩离子抛光扫描电镜、微-纳米CT扫描等技术手段对储层微观孔隙结构开展深入研究。研究结果表明:1须五砂岩孔隙类型主要有溶蚀孔、晶间孔、微裂缝,以溶蚀孔最发育,晶间孔、微裂缝次之,泥质岩孔隙类型有矿物基质孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔)、有机孔、微裂缝,以粒间孔、晶间孔最发育,微裂缝、有机孔次之,粒内孔最不发育;2虽然须五非常规气藏物性条件极差,但无论砂岩还是泥岩都存在一定量纳米级的中孔与大孔,其中砂岩孔隙度较泥质岩差,但缝隙孔径较泥质岩大;3低温氮气吸附法只反映连通孔隙,无法表征孤立的孔喉结构,激光共聚焦显微镜的观察范围极小,常用于极典型的孔喉结构刻画;场发射氩离子抛光扫描电镜与CT扫描技术由于依赖于人为设定二值化阈值来计算孔隙度,其阈值无固定标准,主观因素影响计算精度,应综合4种方法开展研究,才能得到更准确、更全面的储层孔隙结构资料。     

川西盆地上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征

页岩储层的纳米孔隙结构对页岩含气性评价和勘探开发具有重要意义,但目前关于国内沉积盆地页岩纳米孔隙结构的研究相对不足。本文利用低温氮气吸附和扫描电镜等方法,对川西盆地上三叠统须家河组页岩纳米级孔隙进行了分析。结果表明：①川西盆地须家河组页岩比表面积主要由过渡孔和微孔提供,比表面积范围6.588m2/g-9.476m2/g,平均为7.949m2/g,远大于致密砂岩储层比表面积;②页岩孔径平均为4.319nm-7.821nm,孔径范围具有从微孔到中孔等一系列连续性孔径。孔隙形状有多种类型,微孔以单边封闭型孔和墨水瓶型孔为主,过渡孔和中孔具有一定数量的两端开口型孔;③页岩广泛发育的有机质纳米孔、粘土矿物粒间孔主要提供了天然气吸附场所;矿物粒内孔隙和微裂隙为游离气主要赋存场所并提供了天然气渗流通道。     

致密砂岩油藏压裂液伤害实验研究

致密砂岩油藏孔喉半径细小、连通性差,水力压裂过程中由于压裂液滤失、返排不彻底等因素极易造成储层伤害,有必要针对常用压裂液体系对储层基质和支撑裂缝导流能力的伤害进行评价。利用压裂液注入实验和导能能力测试仪测试了滑溜水压裂液、线性胶压裂液和交联胍胶压裂液的储层基质伤害、滤饼伤害和支撑裂缝导流能力伤害,结合核磁共振技术分析了压裂液滤失的孔径范围,揭示了三种压裂液对储层和支撑裂缝的伤害机理。三种压裂液对储层基质伤害和滤饼伤害与滤失系数有关,滤失系数越大,基质伤害越大,滤饼伤害越小。储层的滤饼伤害要大于基质伤害。针对致密砂岩储层,压裂液对储层基质的伤害主要是对储层中孔和大孔的伤害。三种压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害大小和破胶液的残渣含量有关,残渣含量越高,对支撑裂缝导流能力的伤害也就越大。闭合压力越高,支撑裂缝导流能力伤害率也越高。对于致密砂岩油藏,减小滤饼形成和残渣的滞留是降低压裂液伤害的主要途径。     

低渗致密砂岩储层孔隙结构特征及自发渗吸实验

为深入研究低渗致密砂岩储层渗吸驱油机理以及渗吸过程的影响因素,以鄂尔多斯盆地H区块长8储层段致密砂岩储层为研究对象,采用铸体薄片、扫描电镜以及恒速压汞等试验手段对孔隙类型、孔隙半径、喉道半径以及孔喉比等孔隙结构特征参数进行了分析,并利用渗吸实验和核磁共振实验对自发渗吸驱油特征及影响因素进行了研究。结果表明：研究区块致密砂岩储层孔隙类型以粒间孔、粒内溶孔和晶间孔等为主,主要分为中大孔型和微小孔型孔隙,这两类孔隙的孔隙半径相差不大,但孔隙数量、喉道半径以及孔喉比的差异较大。致密砂岩岩心自发渗吸初始阶段渗吸速度较快,后期逐渐下降,中大孔型的岩心自发渗吸驱油效果好于微小孔型岩心;随着致密砂岩岩心表面水润湿程度的增强,自发渗吸采收率逐渐增大;而随着渗吸液界面张力的降低,自发渗吸采收率呈现出先上升后下降的趋势,因此,在实际应用中,应使渗吸液具有合适的界面张力,从而使自发渗吸采收率达到最大。     

川中中台山地区侏罗系自流井组大安寨段致密油储层孔隙结构特征

致密储层岩石孔隙结构对致密储层中油气的储集能力和渗流机理有着重要影响。为了更好的对研究工区内甜点进行有效的识别,进一步指导后续的致密油开采,笔者运用氩离子抛光扫描电镜技术、低温氮气吸附脱附法和高压压汞实验对川中中台山地区侏罗系大安寨段致密油储层的微观孔隙结构进行了详细的研究。研究结果表明:1川中地区侏罗系大安寨段致密储层孔径范围主要集中在微米-纳米级,孔隙类型可分为有机质孔、无机孔、裂缝,其中有机质孔对储层的贡献最大;2有机质孔内TOC的含量与有机质孔的数量,两者之间呈现较好的正相关;3致密储层微观孔隙结构类型复杂多样,孔径主要分布在3~30 nm,以中孔为主、大孔和微孔不发育;4黏土矿物含量、脆性矿物含量、有机碳含量、有机质热演化程度、成岩作用、保存条件共同影响着致密储层的孔隙结构。在上述研究的基础,分析了川中地区致密储层孔隙结果的影响因素,为后续的致密油甜点识别提供了地质依据。     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

黔北地区龙潭组海陆过渡相页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类:细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3~5 nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846 m~2/g,BJH总孔体积平均为0.012 58 mL/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高(平均为2.37 m~3/t),页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题,通过分子结构设计和正交实验,研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液,在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外,施工后液体能快速返排,从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35～140℃、170 s^-1条件下剪切120 min,终黏度大于80 mPa.s:能彻底破胶,残渣含量低,破胶液表面张力为25.91 mN/m,对致密砂岩岩芯伤害率低于15%,封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用,效果良好,施工后液体返排快,返排率高达75.94%,比邻井提高47%,天然气产量1.647 5×10⁴ m³/d,是邻井JS316HF井产量的两倍,显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。     

鄂尔多斯东南部延长组致密油储层微观特征及主控因素

通过岩心观察、薄片鉴定、测井、扫描电镜和恒速压汞实验等资料分析,利用储层地质学等理论技术和知识,对鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油储层的岩石结构和组分、孔喉结构和类型、孔渗分布等微观特征及其相关性和主控因素进行研究。延长组致密油储层以细粒长石砂岩为主,岩石结构和成分成熟度较低;平均孔隙半径为10μm且孔隙连通性差,孔隙以粒间孔、长石溶孔和裂缝为主,平均喉道半径为0.41μm,喉道以微细-微喉道为主。孔喉结构的非均质性决定了致密油储层的储集和渗流能力,压汞曲线表现出高排驱压力、中值半径偏小、细歪度、分选中等、退汞效率低的特征显示研究区致密油储层储集能力较强,而渗流能力较差;孔隙度均值为8.5%,渗透率均值为0.69 m D,孔隙度和渗透率表现为线性正相关(R2=0.389),微裂缝的存在使部分样品表现出低孔高渗的特征,储层总体表现为特低孔、超低渗、非均质性强的致密性特点。通过相关性分析,岩石组分主要影响储层的孔隙度,岩石组分中(铁)方解石与孔隙度相关性最好;喉道主要影响储层的渗透率,压汞实验分析表明孔喉大小、分布和连通性特征参数中的孔隙体积、分选系数、排驱压力与渗透率的相关性最好,相关系数均大于0.9,沉积作用(埋深、沉积微相)、成岩作用(压实、胶结和溶蚀)、构造作用等是研究区储层特征的主要控制因素,其中水下分流河道的储层物性最好,是研究区"甜点"储层的指向区;压实作用对储层致密性的贡献大于胶结作用,酸性流体大量生成时储层已在压实和胶结作用下接近致密,因此无法与长石等易溶组分充分接触而发生大规模的次生溶蚀;此外,后期构造运动生成的裂缝由于缺乏酸性流体而无次生溶蚀孔隙生成,储层的致密性无法得到根本性的改善。     

致密砂岩动静渗吸增油机理实验研究

鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层多采用水力压裂造缝后注水开发的开采模式,由于砂岩的亲水性依靠毛管力作用的渗吸采油对致密砂岩储层提高采收率至关重要。为了探明长7致密砂岩储层的渗吸增油效果,选取鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层天然岩心进行了静态渗吸、动态渗吸影响因素分析,之后进行了含裂缝天然岩心动态渗吸影响因素研究。结果表明：动态渗吸采收率为静态渗吸采收率的2倍左右。静态渗吸主要受到毛管力的作用,存在最佳界面张力使采收率达到最大;动态渗吸采收率由渗吸及驱替两部分组成,渗吸对总采收率的贡献范围为15%～40%,其中小孔隙为主要贡献者。含裂缝天然岩心驱替后焖井渗吸采油提高采收率10%～15%。研究成果为现场增油措施的实施提供了指导和参考。     

西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层成岩作用与孔隙演化

通过对东海盆地西湖凹陷某构造中3口钻井岩心的观察研究,并对岩石薄片进行鉴定、电镜扫描及储层物性测试,认识和恢复储层成岩作用及孔隙演化过程。研究结果表明:渐新统花港组致密砂岩主要经历了机械压实作用、胶结作用、溶蚀作用等多种成岩作用,目前已达到中成岩期B亚期至晚成岩期;储层孔隙类型以粒间溶孔和长石溶孔为主;机械压实作用、碳酸盐与高岭石胶结作用是导致储层致密化的主要因素,孔隙率损失达30%～35%;环边绿泥石和硅质胶结占据孔隙的同时也对孔隙有一定的保护作用,大气淡水、煤系地层酸性水与有机酸对长石颗粒及碳酸盐胶结物的溶蚀则是形成次生孔隙的主要因素,孔隙率增加约5%,明显提高了致密砂岩的储集性能。     

致密油压后渗吸分子动力学模拟

在渗吸采油过程里,致密油储层微纳米孔隙中流体的吸附散和运移行为难以通过常规实验手段来描述。采用分子动力学模拟研究在不同温度、不同时间下渗吸过程中原油从孔道置换的现象和致密油自身的赋存状态,并分析分子间的作用机制。模拟结果表明,原油的自身扩散能力和压裂液剥离能力是导致原油被置换出孔道的两种现象“析出”和“剥离”的原因。烷烃自扩散能力导致“析出”少量的游离态原油会在升温的影响下产生微弱增加,而由于压裂液对原油的配位数接近于1说明油水两相混相,大量的原油成油带状被“剥离”出孔道,剩下孔道内吸附态的原油随着温度的提升逐渐减少,并且从范德华力的角度解释原油对岩石表面的吸附是从远离压裂液一端率先发生。此外也揭示了压裂液中内部组分和岩石表面的羟基结合生成氢键和隔绝分子层使原油剥离的机理。此研究结果全面深刻的从分子尺度探究了压裂液/致密烷/纳米级孔道体系下渗吸驱油机理,对致密油开发具有指导意义。     

库车坳陷克拉苏构造带致密砂岩气储层物性特征

 在库车坳陷克拉苏构造带大北地区地质研究的基础上,利用显微镜观测、激光共聚焦显微扫描、高压压汞分析及孔渗测试等方法,研究了致密砂岩气储层物性特征。结果表明,库车坳陷的致密砂岩气储层孔隙类型以槽型孔、溶蚀孔为主;致密砂岩气储层排驱压力一般在5 MPa以上,孔隙分选性差,孔喉半径较小;致密砂岩气储层孔隙度小于5%时,孔隙度与渗透率之间的相关性较差,表现为孔隙度低而渗透率高,推断是微裂缝的发育提高了砂岩的渗透率;致密砂岩气储层岩石类型以长石岩屑质石英砂岩为主,胶结作用以方解石胶结为主,裂缝改造作用明显。     

白马庙气田蓬莱镇组气藏储层特征研究

白马庙蓬莱镇气藏属构造背景上的岩性气藏,也是以次生溶孔为主的致密砂岩体次生气藏。气藏具有近常规孔隙型和非常规裂缝-孔隙型两类储层,总体上具孔径小、喉道小、孔喉配位数小、宏观缝少、微裂缝发育、孔隙结构复杂、连通性差的特征。从砂岩储集特征的研究入手,分析了气井产能差异的根本原因,提出了提高气井产能的相应对策、建议。研究表明:气藏砂体规模小但砂体多且相互叠置;单层产能低但多层射开可积少成多。因此在精细地质评价基础上,采取多气层打开、分层压裂改造、分层测试和多层合采的方法可提高气井产能。     

准噶尔盆地四棵树凹陷头屯河组孔‒缝双重介质致密砂岩储层特征分析

综合利用岩芯、露头和测井资料, 恢复准噶尔盆地四棵树凹陷头屯河组的沉积环境, 对致密砂岩储层进行岩相学、储集空间种类和成岩作用分析, 并分析影响储层性能的主要因素。结果表明, 四棵树凹陷头屯河组孔?缝双重介质型致密砂岩储层具有“三低一弱”的特征: 低成分成熟度, 低泥质含量, 较低胶结物含量, 较弱的溶蚀作用。孔隙主要由残余粒间孔及少量粒内溶孔组成, 裂缝主要为层理缝和成岩缝。控制四棵树凹陷头屯河组致密砂岩储层物性的主要因素为沉积环境、埋藏过程、压实作用以及构造作用。发育于高泉背斜和西湖背斜中的辫状河三角洲前缘的致密砂岩储层具有良好的勘探前景, 具有少量塑性颗粒含量的中?粗砂岩物性较好。储层物性主要受压实作用控制, 溶蚀增孔和胶结减孔作用较弱, 裂缝发育层段储层的物性较好。