新型两性离子聚合物页岩抑制剂的制备及性能评价

针对泥页岩储层段黏土矿物含量较高,钻井过程中易发生井壁失稳现象等问题,以小分子有机胺(LCA-2)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG)为单体,制备了一种两性离子聚合物页岩抑制剂DDM-1。采用红外光谱对其结构进行了表征,结果表明其分子结构符合预期设计。考察了DDM-1的抑制性能、耐温抗盐性能和对钻井液性能的影响,结果表明,加入1.0%DDM-1可以使泥页岩钻屑滚动回收率达到90%以上,并具有良好的抑制膨润土造浆能力,抑制效果明显优于无机盐类抑制剂;同时具有良好的耐温抗盐性能;DDM-1对现场钻井液体系的流变性和滤失量的影响较小,具有较好的配伍性,且抑制性强于国内同类产品,与国外产品效果相当。说明DDM-1是一种性能优良的泥页岩抑制剂,能够满足高性能水基钻井液对强抑制性的要求。     

纳米材料提高水基钻井液页岩稳定性研究进展

维持井壁稳定一直是油气钻探过程中的技术难题。由于页岩微纳米孔缝与层理发育、水敏性高,井壁失稳问题在页岩层尤为突出。提高钻井液的性能是减少井壁失稳的重要途径。纳米材料因其独特的尺度和性质,可作为水基钻井液添加剂以提高页岩的稳定性。通过对国内外技术的跟踪与分析,阐述纳米材料提高页岩稳定性的评价方法、纳米材料类型及其作用机制。开展纳米材料在非均质地层的基础理论研究,开发在高温高压及高盐环境下稳定有效的新型纳米材料,建立纳米材料提高页岩稳定性的微观评价方法,是纳米材料的重要发展方向。     

基于测井资料定量表征页岩储层非均质性

为了解决页岩储层非均质性影响因素多以及难以综合定量表征页岩储层非均质性的问题,基于洛伦兹曲线理论计算页岩宏观非均质性的总有机碳含量、微观非均质性的矿物组分和有效孔隙度以及岩石力学参数非均质性的杨氏模量和泊松比等影响因素的洛伦兹系数,结合运用层次分析法确定影响因素权重,建立综合定量表征页岩储层非均质性方法。研究表明:该方法表征结果与预测布缝方式和压裂施工曲线吻合较好。该方法为页岩储层非均质性表征提供了一种思路,同时对威远地区压前预测和压后评价具有一定参考价值。     

页岩气藏压裂水平井线性耦合渗流模型研究

为研究页岩基质孔隙中气体低速流动时启动压力梯度对试井的影响、解决页岩气复杂流动机理耦合的困难,提出了一种新的圆柱状三重孔隙页岩基质模型,并与五线性渗流模型结合,建立了表征气体流动过程的多级压裂水平井线性耦合渗流模型;应用Laplace变换、Green函数等方法得到模型的解,利用Stehfest数值反演算法计算并绘制了气井无因次拟压力响应曲线并进行敏感性分析。结果表明,基于新模型的压力响应曲线可划分为七个流动阶段;启动压力梯度主要影响曲线的中晚期阶段,若启动压力梯度越大,则渗流阻力越大、拟压力及其导数值越大;基质渗透率越小,则基质向裂缝系统窜流越困难、边界控制流动阶段发生时间越晚。     

龙马溪组页岩微裂缝发育与含气量的关系研究

为明确四川南部志留统龙马溪组JY1井和YC4井产气量存在差异的原因,探究两口井页岩产气量与微裂缝发育的关系。通过X射线衍射仪测出矿物成分含量,得到JY1井和YC4井脆性矿物的平均含量分别为71.5%和57.4%。结合扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)图像,观测JY1井和YC4井页岩微裂缝形态、分布与尺寸。发现JY1井岩石表面起伏落差较大,高峰和低谷高度差值较YC4井大,这极大地提高JY1井的储集空间和流通性能,使得JY1井比YC4井更有利于页岩气的富集成藏。同时,通过MATLAB软件对AFM图像进行积分处理,计算出微裂缝的有效空间体积与实际页岩体积与微裂缝空间和的平均比值(简称微裂缝占空比)。发现现场解析气量与微裂缝的占空比具有良好的正相关关系。     

吉木萨尔页岩油水平井开采实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油矿场开发试验表明,纵向上不同地质甜点,平面上同一甜点层的不同区域水平井生产特征差异很大,水平井单井产能及EUR主控因素不清,给油藏开发方案编制、储层改造方式选择和效益评价带来了诸多困难。为此,通过地震、录井、分析化验一体化综合研究,明确了源储高频互层的地质特征,源储配置和保存条件是影响芦草沟组含油性的先天因素;利用特殊测井、微地震监测明确了水平段长度、复杂缝网是影响产能的重要因素;利用室内物模实验,结合油藏生产动态综合分析,初步确定了压裂后水平井合理的排采制度。研究认为,页岩油甜点体具有较强的非均质性,高优质甜点钻遇率和改造缝网复杂程度最大化是提高水平井产能必须追求的目标,合理的排采制度有利于充分发挥水平井的生产能力。     

微波热点诱导钒页岩高效浸出提钒机理的新见解

微波加热可以快速均匀地提高温度并加快反应速度。本文采用微波加热强化酸浸过程,并通过微观形貌分析和COMSOL Multiphysics软件的数值模拟研究了微波辅助浸出的强化机理。研究了微波功率、浸出温度、CaF₂用量、H₂SO₄浓度和浸出时间对钒浸出率的影响。在微波功率为550 W、浸出温度为95°C、CaF₂用量为5wt%、H₂SO₄浓度为20vol%、浸出时间为2.5 h的条件下,钒浸出率为80.66%,相比于常规加热浸出,浸出率提升了6.18%;同等浸出率的水平下浸出时间可以缩短9.5 h。SEM和XRD分析表明,微波加热可以细化矿物颗粒尺寸,使得钒页岩颗粒的活性表面暴露于浸出液中,从而加速反应速率。同时,微波辅助浸出后云母矿物的层状结构被剥落,有利于钒的释放。数值模拟结果表明,钒页岩颗粒中的电场强度和温度随着介质中介电常数的增加而降低;钒页岩颗粒之间的电场和温度分布相对均匀,但电场强度在颗粒接触位置处激增,该处的温度也随之激增,从而形成高温热点。此外,随着钒页岩颗粒聚集的增加,电场强度和温度在不同程度地增加。验证实验和浸出实验的结果表明,微波辅助浸出过程中存在高温热点,高温热点破坏了矿物结构,细化了矿物的粒度,并剥离了云母的层状结构。随着含钒矿物暴露表面的增加,氢离子与活性位点之间的碰撞频率增加,反应速率增加,浸出时间缩短。     

中国典型咸化湖盆页岩油富集与流动特征及在“甜点”评价中的意义

咸化湖盆主要发育混积型页岩,长英质、碳酸盐矿物含量高,黏土矿物含量低,有机质形成液态烃时间偏早,但有机质丰度变化较大,且页岩油密度、黏度较高,流动性总体偏差。分析中国典型咸化湖盆页岩岩石组构、页岩油物性与流动性特征,总结提出“甜点”评价关键要素。有机质丰度较高(总有机碳TOC>1.5%或者2.0%)且单层集中段厚度较大(10～15 m或更大)的咸化湖盆页岩,在中低熟阶段(镜质体反射率R_o<0.8%)就可形成较多滞留烃,且纵向上具良好的源储组合,有利于页岩油近源微运移,形成富集段;混积型页岩黏土含量较低,对液态烃吸附总量较小,且页岩具有较好脆性,可保证地下可动烃数量较多,人工改造也可形成较好导流效果;页岩油主要赋存于黏土层微纳米孔隙和碳酸质与长英质层超压成因的微裂缝和构造缝中,非均质性极强,但多组分烃和非烃通过混相可改善重质烃和非烃组分的流动性,支撑中低熟液态烃有较高的流动量。此外,良好封闭性是形成异常高压的重要条件;足够高的现今地层温度(最好大于120℃)可提高中低熟页岩油地下流动性,合理的生产制度可保障多组分烃和非烃最佳混相从而形成最大流动量。具备上...     

全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象,压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果,以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标,通过开展室内试验,获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律,建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明：通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量,高注浆压力作用下,地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时,加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时,加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致,地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析,给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值,注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定,所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。