川东南五峰组-龙马溪组页岩气目标评价及水平井设计技术

川东南地区五峰组-龙马溪组具有良好的页岩气勘探开发潜力,利用实验、地震、测井、钻井及压裂等资料,以页岩气甜点目标评价为主线,开展地质-物探、地质-工程一体化研究,结合勘探开发实践,明确了地质综合评价、甜点目标评价体系及水平井地质-工程一体化设计等目标评价技术系列。甜点目标评价体系是以“三因素控气”地质认识为指导,建立甜点目标评价体系和标准,优选有利目标。水平井地质-工程一体化设计技术是通过优化水平井部署和压裂设计,穿好层、压好缝,提高单井产量。通过目标评价技术集成及应用,形成固定做法、固化成熟技术,高效指导川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发。     

页岩纳米孔内超临界CO2、CH4传输行为实验研究

了解超临界CO₂、CH₄在页岩纳米孔内传输行为,是研究页岩储层超临界CO₂注入能力、注入后时空分布以及提高页岩气藏采收率的基础。选用渗透率小于100 nD的龙马溪组富有机质页岩基块岩样,利用岩芯流动实验装置,通过监测岩芯入/出口端气体压力与混合气体（CO₂、CH₄）浓度变化,对比了页岩纳米孔内超临界CO₂、CH₄传输能力,分析了传输能力差异的原因。结果表明：页岩纳米孔内超临界CO₂压力传递速率明显小于CH₄,实验结束后岩样入口端二元混合气体组分中CH₄百分含量显著降低,证实页岩纳米孔内超临界CO₂传输能力显著低于CH₄,主要原因是超临界CO₂吸附能力更强、扩散-渗流能力更小以及超高密度特性表现出的非混相、活塞式驱替行为。基于以上认识,选择某些压裂段注入超临界CO₂,而其他压裂段作为生产段,比单井"吞吐"方式（即注入-焖井-开井生产）更有利于驱替置换页岩纳米孔内游离态甲烷。     

基于RBF神经网络的页岩气丰度预测

对页岩气成藏条件进行分析认为,机质含量、类型、成熟度、储层厚度、埋藏深度和孔隙度等为影响页岩气成藏的主要因素;依据四川盆地和北美页岩气形成的地质条件的相似性和所收集的大量页岩气数据,利用RBF神经网络构建了各主要因素与资源量丰度的网络模型,并用MATLAB对网络模型进行训练。对Ohio和龙马溪组页岩资源丰度进行了预测,预测误差分别为27.5%和3.5%,表明RBF神经网络模型可较好预测页岩气产量,对页岩气开采和勘探具有参考价值。     

凤冈地区构造特征与页岩储层裂缝研究

裂缝发育程度是页岩气勘探和压裂开采的主要考虑因素之一;而裂缝的形成与构造特征密切关联。在对凤冈地区构造特征分析的基础上,对凤冈地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的裂缝特征和主控因素进行了研究。认为凤冈地区褶皱、断裂发育,褶皱样式以隔槽式为主,具有典型的侏罗山式褶皱组合特点。区内多条断裂相互切割,具有亚扭性特征;牛蹄塘组黑色页岩中的裂缝以构造裂缝为主,且水平裂缝和低角度裂缝所占比例大,裂缝为局部充填或者全充填;页岩中的脆性矿物所占比例高,易于形成天然裂缝和人工压裂裂缝,提高页岩后期水力压裂效应的有效性,同时提高了页岩储层的渗透性。     

等温吸附曲线在四川威远页岩气区块的应用与表征

基于四川威远页岩储层条件,在90℃下开展了对四川威远区块页岩气等温吸附实验,分析了影响吸附的主要因素。结合生产实际阐述了吸附气在生产中的变化规律。同时应用吸附势理论,建立不同深度下的吸附模型,对不同深度下的吸附气量进行了预测。研究表明,当地层压力较高时,解吸附气体较少,主要是游离气在贡献,随着地层压力降至10 MPa后,吸附气解析速率逐渐增大直至吸附气起主导作用;黏土含量越高,黏土与有机质的竞争吸附中占主导;吸附气含量越小,而TOC越高,有机质与黏土竞争吸附中占主导;吸附气量越高,另外压力越高、温度越低,吸附气量越高;基于吸附势理论的吸附模型比Langmuir等温吸附模型具有较好的拟合程度,具有较强的适用性;对异常高压的页岩气藏而言,随着深度的增加,吸附气含量逐渐增加,并未出现明显的极值,温度对吸附气量的影响没有压力的影响大,压力对吸附气的含量起主导作用。     

页岩超临界态吸附气量计算模型

页岩吸附气量是决定页岩气井开发价值和开发寿命的关键性参数,也是能否成功进行开发的重要参考因素。由于现有的适用于亚临界态的单分子层吸附的兰格缪尔等温吸附模型不适用于中国页岩气的储层条件,为此,通过不同温度下的等温吸附实验,拟合等温吸附曲线并分析影响页岩吸附能力的因素,发现影响页岩吸附能力的主要因素为地层温度和压力、孔隙度、有机质含量及成熟度、矿物组成及含量（其中以黏土矿物为直接影响因素）。以波拉尼吸附理论为基础,构建了考虑温度、压力、孔隙度、有机质含量及成熟度、矿物组成及含量的页岩吸附气定量计算模型。对比该模型的计算结果在整体趋势上与现场岩芯取样分析含气量结果基本一致。新模型考虑了超临界吸附,弥补了目前普遍采用的单层吸附模型的不足,对页岩吸附气量定量计算具有重要的现实意义。     

页岩自支撑裂缝导流能力预测方法研究

页岩气井的产能主要取决于支撑剂充填层裂缝和储层剪切滑移形成的自支撑裂缝提供的导流能力,目前对页岩自支撑裂缝导流能力变化规律和影响机理的认识仍不够充分,采用分形理论方法,引入裂缝开度分形维数和迂曲度分形维数对裂缝空间进行定量表征,建立了考虑闭合应力作用的自支撑裂缝导流能力数学模型。开展自支撑裂缝导流能力实验,结果显示初期裂缝导流能力可达30~50 D·cm,在40 MPa的闭合压力下仍可保持在1 D·cm以上;理论模型预测的结果与实验测试结果基本吻合;模型敏感性分析表明,裂缝开度分形维数与导流能力呈正相关关系;迂曲度分形维数与导流能力呈负相关关系。利用此方法可实现自支撑裂缝导流能力的快速、准确预测,为合理预测气井产能提供支撑。     

页岩气开发中吸附 解吸过程的影响及 CO2 驱替页岩气的模拟研究

通过数值建模研究瞬时吸附模型与时间依赖模型对页岩气产量的影响,详细的分析了2种吸附-解吸模式的理论模型.通过ECIPSE进行了多重网格的建模,分别采用瞬时吸附、0.1、1、10、100d几种情况进行了研究,结果表明随着吸附-解吸时间的增加页岩气产量降低.针对近年提出的通过注CO2提高页岩气产量的问题,进行了模拟研究显示CO2注入到储层中后吸附到基质中被稳定的封存在页岩气储层中并且提高了页岩气的日产气量,从理论上验证了该增产方式的可行性.     

四川盆地下组合张性构造特征

四川盆地拉张断裂在地震资料中的识别研究,印证了晚元古-早古生代盆地处于张性构造作用环境。结合川中地区新老探井地层对比,提出存在早寒武世拉张槽的观点。使用四川盆地钻至寒武系和震旦系的探井约束解释覆盖全盆地的二维、三维地震资料后,以下寒武统麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组3套地层总厚度展布特征,揭示了拉张槽在平面上为近南北走向;确定了四川盆地早寒武世拉张槽两侧边界(断裂)东陡西缓的特征,中段呈箕状拗陷构造形态。以其展布中线区域,命名为绵阳-乐至-隆昌-长宁拉张槽。     

基于KL-E的地质力学模型参数反演及应用

地应力及地质力学参数分布是石油工业井壁稳定性分析、水力压裂以及防砂措施制定等所需的关键参数。提出一种反演地质力学模型参数的方法,该方法通过优化算法依次调整地质力学模型的边界条件与力学参数场,以匹配模型计算地应力与硬数据(一维室内实验测量地应力或一维测井综合解释地应力)为优化目标。利用条件Karhunen-Loève展开(KL-E)生成满足特定位置地质力学属性硬数据的地质力学参数随机场,可以将基于网格单元的地质力学参数量减少为一组一维随机变量,加快算法收敛速度。通过测试算例和四川盆地某页岩气井区的现场实例,验证了该方法的适用性。该方法不仅提高了模型计算结果与硬数据的匹配程度,同时更准确地描述了未知位置的地质力学参数分布情况。与地质力学参数场的反演相比,边界条件反演过程收敛速度更快。