大佛寺4~#煤水热处理结果对煤润湿性的指示意义

为核定低煤阶镜煤和暗煤的润湿性及主要控制因素,采集大佛寺4~#煤样品并剥离出镜煤和暗煤,进行显微组分分析、工业分析、接触角测定、吸水速率测定、核磁共振测试,并测定不同温度水热处理后样品工业组分、元素含量,分析水热处理煤的分子结构变化,明确镜煤和暗煤的润湿性差异及主要控制因素。结果表明大佛寺4~#煤镜煤相较于暗煤,镜质组、壳质组含量高,挥发分、水分高,而惰质组、矿物质含量低、灰分低,并且H、O含量较高。镜煤和暗煤均表现亲水性,但暗煤的灰分更高,润湿性更好,自由水/结合水呈过渡态,灰分是影响大佛寺4~#煤润湿性的关键因素。水热处理温度增高,煤的灰分、水分、挥发分皆下降,H/C变化不大,O/C降低。煤的低温水热提质本质是减弱煤分子间二级结构的缔合作用,促进灰分重力沉降和羟基等含氧官能团分解脱除,增强煤的疏水性。     

表面活性剂对煤层气压裂伤害研究

 为评价压裂液中表面活性剂对煤层气压裂过程的影响,利用煤岩样品针对阳离子、非离子、阴离子表面活性剂和表面活性剂复配体系,开展膨胀性、润湿性、吸附性能、表面张力、煤岩伤害和煤层气吸附解吸附物理模拟实验。将不同表面活性剂和复配体系的煤岩膨胀高度、接触角、煤粉中吸附形态和吸附量、措施前后表面张力和煤岩渗透率、吸附和解吸附曲线进行对比分析,进而优选表面活性剂体系。研究结果表明：水和表面活性剂溶液对所选煤岩膨胀性影响不大;阳离子可以增加憎水性,非离子保持煤岩水润湿性,阴离子会增加煤岩水润性;非离子表面活性剂有利于扩大煤岩孔隙进而提高煤层气的解吸附作用;双子表面活性剂（GM）为点状吸附,烷基酚聚氧乙烯醚（OP）为平铺吸附,十八烷基三甲基氯化铵（1831）为连体状吸附;双子-烷基酚聚氧乙烯醚（GMOP-4）复配体系措施前后表面张力较低,大幅度降低了GM 的吸附量且对煤层气解吸附过程具有促进作用;GMOP-4 复配体系实现了阳离子表面活性剂在煤层气压裂措施中低成本、高性能的应用。     

生物酶降解压裂液伤害性能

针对煤层气储层温度低、凝胶体系破胶不彻底以及返排困难的难题,探讨了生物酶作为压裂液破胶剂对储层伤害程度。实验选用了生物酶破胶压裂液、过硫酸铵破胶压裂液和模拟煤层水对储层煤样进行伤害,处理后煤样分别进行扫描电镜、气体渗透率和原始煤样气体解吸实验。实验结果表明:生物酶能够对侵入裂隙中的压裂液有效破胶,不影响储层的裂隙发育结构,改善孔隙内气体导流能力,提高储层的气体渗透率;生物酶破胶体系能够显著降低对原始煤样中吸附气自然解吸的影响,气体解吸率达到了95. 65%;生物酶降解产生二氧化碳的速率与破胶程度正相关;低温对酶活性影响较小,60℃内温度升高降解速率增大。可见生物酶作为煤层气开发压裂液破胶剂效果明显。     

浅析页岩煤层气表面性质与特征

煤岩表面性质的研究有助于了解煤储层物性优势、优选富集高渗区域与评价单井开发潜力.本文通过对煤岩的化学组成、煤岩基本特性、以及煤岩的润湿性结合已有的分析成果,总结影响煤岩表面润湿性的相关因素,通过对煤岩表面润湿性测定实验的认知和分析,了解煤层气储层润湿性的特性.强调在环保节能的今天,煤层气是高效洁净能源,是能源行业中发展空间巨大的新兴产业之一.     

页岩自吸实验及其在返排分析中的应用

人工复杂缝网壁面压裂液自发吸入页岩基质是导致页岩储层压裂返排率普遍较低的一个重要原因,目前尚未发现有效的评价压裂液返排率的方法。针对渝东南下志留龙马溪组页岩开展自发渗吸实验,深入分析页岩层理、KCL溶液和阳离子表面活性剂对自吸速率和能力的影响,并提出了一种基于自吸速率预测页岩储层压裂液返排率的方法。结果显示,页岩平行于层理方向的自吸速率明显高于垂直于层理方向的自吸速率;质量分数为10%的KCL溶液对粘土有较好的抑制性,能够降低自吸速率和自吸能力;阳离子表面活性剂通过改变溶液的表面张力和润湿性,从而降低自吸速率和自吸能力。此外,页岩气井闷井期间的压裂液吸收主要与压裂液性质、人工缝网表面积和闷井时间有关。压裂液的吸入量随着闷井时间增加而增加,初期20 d压裂液吸收速度较快,后期慢慢变平缓;压裂过程中形成的人工缝网表面积越大,则闷井期间的压裂液吸入量越高,返排率越低。该项研究对于页岩气井产能预测、压裂液选型以及返排措施制订具有重要意义。     

不同压裂液对煤层气解吸影响的实验研究

煤层气主要以水力压裂的方式来提高产量,压裂过程中入井液与煤岩的接触对煤层气的生产具有较大的影响。与常规气藏不同,煤层气的产出分为解吸—扩散—渗流三个步骤,仅研究压裂液对储层渗透率的伤害不能完全反应压裂液对煤层气生产能力的伤害程度。本文利用自主研制的煤岩解吸分析实验装置,通过逐级降压测试,实时记录不同阶段下压降与解吸速率、解吸量的关系,评价了不同压裂液及添加剂对煤层气解吸扩散过程的影响。结果表明:液体进入煤基质和微割理中,阻碍了煤层气的解吸和运移;由于各种液体表面张力和润湿性的不同,对煤层气解吸伤害最小的是水源水,伤害最大的是微乳剂溶液;与干煤样解吸相比,在压裂液的作用下煤层气的解吸量主要集中在1 MPa以下,解吸速率随着压力的降低不断增大。     

表面张力和接触角对酸液助排率的影响研究

利用不同类型表面活性剂对表面张力和润湿性影响的差异,研究了酸液表面张力、润湿性与助排率的关系.研究中通过测定非离子、氟碳和阳离子三类表面活性剂对酸液表面张力、酸岩接触角和助排率的影响,证明表面张力降低和接触角增加对酸液助排率的影响同样重要,并建立了相应的定量关系式.将上述研究结论应用于高性能助排剂的开发,优化实验表明FX-2、CTAB和OP-8质量比为1∶2∶2复配时,使用质量浓度为800 mg/L,助排率可达90%以上.     

吉木萨尔芦草沟组页岩油储层润湿性特征与影响因素分析

润湿性是页岩储层的重要物性之一,关系到开发方式的制定和生产制度的优化。借助Amott法与接触角法测定了吉木萨尔芦草沟组储层不同岩性样品的润湿性并对比了两种测试结果的差异;通过RoqSCAN技术测定了岩心表面矿物组分,结合原油组分分析了吉木萨尔芦草沟组储层在不同工作液下的润湿特征并分析了组分对润湿性的影响。此外,通过渗吸驱油实验讨论了润湿性对渗吸驱油效率的影响并筛选了适用于吉木萨尔的表活剂类型。结果表明：岩性与原油物性是影响吉木萨尔芦草沟组储层润湿性的关键因素,其中石英、绿泥石、伊利石含量更高的层段亲水性更强,白云石、黄铁矿、伊蒙混层及高岭石含量更高层段亲油性更强,长石含量对吉木萨尔芦草沟组润湿性的影响不大,原油中胶质沥青质含量更高层段亲油性更强。芦草沟组储层在地层水与瓜胶压裂液环境下普遍偏油湿,非离子类表活剂更加适用于吉木萨尔芦草沟储层,改变润湿性的性能更加稳定,能显著提高亲油岩心的渗吸驱油效率。     

煤层气吸附解吸三维应力实验装置开发及应用

煤层气吸附解吸实验是煤层气实验测试的核心内容。针对目前煤层气吸附解吸测试技术存在破坏煤原始结构、不能模拟煤储层地质环境的缺陷,设计开发了新的实验装置,详细阐述了该实验装置的总体结构及各核心单元工作原理;该实验装置经实验测试运行稳定可靠,易操作,可分别在恒温和升温条件下,改变三维应力的不同组合进行煤层气吸附解吸实验。实验结果表明:恒温条件下,煤样吸附甲烷量随孔隙压力升高而增大,煤体卸载及温度升高会大大提高煤体释放吸附气体量。     

煤层低伤害氮气泡沫压裂液研究

随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5%YSJ杀菌剂+1%FP-1复合起泡剂+2%KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。     

页岩储层压裂液吸收能力及其影响因素研究

研究发现：人工裂缝壁面的压裂液渗吸是导致页岩储层返排率普遍低于30%的主要原因。针对四川盆地页岩样品开展室内自发渗吸实验,并与鄂尔多斯的致密砂岩和松辽盆地致密火山岩进行对比。结果表明：页岩储层压裂液吸收的驱动力为毛细管力和粘土吸附力。页岩中压裂液的空间为孔隙空间和粘土晶格空间,富粘土页岩的粘土吸水体积会明显超过气测孔隙体积。页岩的自吸能力与粘土含量及类型有关,粘土含量越高,自吸能力越强。伊利石和伊蒙混层的存在会大大提高自吸能力。此外,阳离子表面活性剂通过改变毛细管力进而降低压裂液自吸能力,Kcl溶液通过抑制粘土膨胀进而降低压裂液自吸能力。研究页岩基质自吸能力有助于确定压裂液用量、优化返排制度以及分析低返排对页岩气产出的影响。     

临兴致密气压裂液全过程渗吸伤害规律

致密砂岩气作为重要的非常规天然气资源,需经过压裂改造才能实现有效开发。压裂施工中由于毛管力作用压裂液的渗吸现象会造成储层渗透率降低,从而降低采收率,因此开展压裂过程中压裂液渗吸伤害机理研究对储层保护和提高压后产能具有深刻意义。以临兴致密气区块为研究对象,通过室内渗吸实验模拟从压裂到返排整个过程中压裂液与储层之间的渗吸作用机理,探究了渗吸液相、压裂液黏度、岩心渗透率以及渗吸时间四种因素影响下的压裂液渗吸伤害规律,并利用灰色关联法量化分析各因素对渗吸伤害的影响程度。研究结果表明:压裂液黏度和压后焖井时间与储层伤害率呈正相关关系,与返排率呈负相关关系;岩心渗透率与伤害率呈负相关关系,与返排率呈正相关关系;压裂液渗吸对储层的伤害率较地层水大,返排率则低于地层水;各因素对致密砂岩气储层渗吸伤害的影响程度大小排序为:压裂液黏度压裂液渗吸时间岩心渗透率。研究结果为压裂施工现场的压裂液体系优选及焖井时间控制提供参考。     

阜新盆地刘家区煤层气储层特征及产出特点

在阜新盆地刘家区构造演区及构造特征，煤层发育特征，煤的化学成分及排采试验资料的分析基础上，对研究区煤层气含量，煤的吸附性，煤层渗透率，煤储层压力，临界解吸压力，煤体,层气产出特点进行了综合研究，认为研究区煤层分布广，厚度大，丰度高，煤的吸附能力强；埋深与辉绿岩侵入体是控制煤层气含量的主要因素，成煤后期构造运动是影响储层渗透率的关键因素，煤层气开发有利区应在向斜翼部和岩墙，岩体附近变质程度高的煤区。     

不同变质变形煤特征对煤层气富集渗流的制约

煤岩是煤层气的主要储集层,其变质变形作用对煤层气的赋存、运移和开发都具有重要意义。本文以华北地区典型含煤区为研究区,基于现场资料分析、煤岩显微观测,孔渗测试及压汞实验分析,探讨了不同变质变形煤储层孔渗特征,并从裂隙、孔隙不同尺度探讨了不同变质变形煤储层特征及其孔、裂隙结构特征对煤层气富集渗流所起的作用。结果表明,首先,煤层气产出过程与煤储层变质变形特征密切相关;实验室测定的渗透率与试井渗透率具有可比性,一般碎斑煤大于碎裂煤;高变质弱变形煤储层和中变质弱变形煤储层煤层气的富气能力与渗流能力比较强,是煤层气富集高渗的有利储层。     

表面活性剂对长庆超低渗砂岩油藏化学渗吸的影响

以长庆油田超低渗储层Y284区块为研究对象,通过静态渗吸、油水界面张力、润湿性以及油水黏度比测量等实验,研究了表面活性剂性能对化学渗吸采收率的影响。结果表明:在超低渗Y284砂岩储层中,阴离子型表面活性剂的渗吸效果最好,并且阴离子亲油基碳链长度的增加可以增强渗吸作用;溶液p H大于两性离子等电点时,甜菜碱型表面活性剂可促进渗吸作用;阳离子表面活性剂不适用于砂岩油藏的化学渗吸采油中;当界面张力处于10-1m N/m数量级时,界面张力下降,渗吸采收率升高,当界面张力处于10-2m N/m数量级时,界面张力上升,渗吸采收率升高;表面活性剂可以改善岩石表面润湿性,增强渗吸作用;给出了油砂静态渗吸的毛管数表达式,润湿相黏度的适当增加或非湿相黏度的降低有利于毛管数的增加,可以增大渗吸采收率。     

裂缝性致密砂岩油藏渗吸驱油效果影响因素

裂缝性致密砂岩储层物性较差,非均质性强,且发育微裂缝,注水开发效果较差,渗吸驱油作为致密油储层水驱采油的一种主要机理受到越来越多的关注。室内以鄂尔多斯盆地某油田裂缝性致密砂岩储层天然岩心为研究对象,通过自发渗吸实验,评价了原油黏度、注入水矿化度、温度、渗透率、润湿性以及表面活性剂对渗吸驱油效果的影响。结果表明,原油黏度越低,注入水矿化度越低,温度越高,渗透率越大时,渗吸驱油采收率越高;其中润湿性对渗吸采收率的影响最为显著,岩石越亲水,渗吸驱油效果越好;阴离子型表面活性剂ZYL-1能够通过改变岩石表面润湿性和降低油水界面张力来提高渗吸驱油采收率;加入0. 3%ZYL-1后的周期注水最终采收率可以达到45. 6%,远远高于单独水驱时的28. 9%。矿场试验结果表明,注入表面活性剂ZYL-1关井渗吸驱油后,取得了显著的增产效果,说明间歇式周期注水和表面活性剂渗吸驱油相结合的方式能够提高裂缝性致密砂岩油藏的采收率。     

铜基疏水冷表面液滴冻结实验研究

为了研究不同环境条件下液滴在不同接触角疏水表面的冻结行为,采用自组装法制备了具有不同接触角的铜基疏水表面,通过实验观测了不同环境条件下液滴在不同接触角表面的冻结行为,分析了各因素如接触角、冷表面温度、环境温度以及湿度对冻结时间的影响。实验结果表明:在降温过程中,由于疏水表面润湿性发生变化导致接触角减小;冻结时间随接触角、冷表面温度、环境温度及湿度的增加均呈现增加的趋势。结合液滴冻结开始后的相变过程及能量守恒原理,建立了液滴冻结一维层式数学模型,对不同实验条件下液滴的冻结持续时间进行计算,计算结果与实验结果吻合良好,误差不超过15%。     

中煤阶煤层气井排采阶段划分及渗透率变化

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发所面临的重点问题之一。根据无因次产气率划分煤层气井排采阶段,结合等温吸附实验下煤层气的解吸过程确定排采阶段分界点位置。通过物质能量动态平衡理论建立中煤阶煤储层渗透率评价模型,从渗透率变化趋势、主导机制、产能动态等方面,阐释了中煤阶煤层气井不同排采阶段煤储层渗透率动态变化特征与控制机理。结果表明,排采过程中,煤储层绝对渗透率发生“先降低-后回返-再上升”的动态变化。排水阶段水相有效渗透率迅速下降,气相有效渗透率为0。储层压力降低至临界解吸压力后进入产气阶段,气相有效渗透率迅速增加,水相有效渗透率缓慢降低。产气量衰减阶段绝对渗透率开始下降,在滑脱效应影响下,气相有效渗透率仍然保持缓慢上升,水相有效渗透率降低。     

煤储层渗透率动态变化模型与模拟研究

为深入认识开发过程中煤储层渗透率的动态变化特征,修正前人基于有效应力与煤基质收缩耦合影响的煤储层孔隙度和渗透率动态变化理论模型,应用沁水盆地南部生产区块煤层气排采数据及煤储层相关参数,模拟研究区煤层气开发过程中煤储层孔隙度和渗透率动态变化特征,并进行了储层参数敏感性分析。研究表明:煤储层孔隙度和渗透率动态变化具有明显的阶段性,需要建立分阶段预测模型;排采制度合理的情况下,煤储层孔隙度和渗透率会经历先降低后升高的阶段,且随着储层压力的降低,克林肯伯格效应作用明显,气相渗透率增加,煤储层渗透率改善效果明显好于孔隙度改善效果;煤储层渗透率动态变化明显,受控于孔隙压缩系数、弹性模量和朗格缪尔体积,以弹性模量的影响最为显著。     

吉木萨尔芦草沟组致密油储层渗吸驱油特性

为评价吉木萨尔地区芦草沟组致密油储层的渗吸驱油潜力,利用井底岩心结合扫描电镜、接触角仪、核磁共振、X射线荧光能谱等仪器,对储层影响渗吸驱油效率的关键因素孔隙结构、润湿特性进行评价分析,并在传统自发渗吸实验的基础上结合核磁共振技术,研究该地区储层自发渗吸特征以及渗吸驱油采收率.结果表明:该地区储层润湿性与流体接触历史密切...