考虑应力干扰的页岩储层裂缝穿透准则

 根据页岩储层多裂缝应力干扰效应形成机理,建立了考虑水平有效地应力、裂缝尖端集中应力以及多缝干扰应力影响的页岩储层裂缝穿透准则。模型分析表明:考虑多缝应力干扰效应影响,压裂缝穿过天然裂缝的能力减弱,分段多簇压裂更有利于在页岩储藏中形成复杂缝网结构。裂缝越长,裂缝间距越小,天然裂缝分布位置越靠近中间裂缝,缝内净压力越大,导致裂缝间的干扰应力越大。随着压裂缝与天然缝间逼近角的减小,在一定应力比和裂缝内摩擦系数范围内,压裂缝穿过天然裂缝能力减弱,超过一定范围后,压裂缝穿透天然裂缝的能力增强。高应力比条件,裂缝穿透能力基本不受逼近角影响。     

页岩气的开发

 页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气,具有“自生自储,原地成藏”的特征,其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高,递减快,长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义,介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富,地质资源量134.42×10¹² m³,技术可采资源量25.08×10¹² m³,“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式,目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发,已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明,合理高效地开发页岩气,对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。     

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

在页岩气藏的压裂开发中,支撑裂缝的渗透率是影响裂缝导流能力和压裂增产效果的重要因素。通过实验
手段,研究了吸附气体的溶胀作用和支撑剂的嵌入作用对Greenriver 页岩支撑裂缝渗透率的影响。采用Pulse test 实
验方法,测量并对比了非吸附气体和吸附气体的渗透率。以He 为代表性的非吸附性气体,实验测得其在花岗岩和页
岩中的渗透率曲线为线性,渗透率随着有效应力的减小而增加,且支撑剂的嵌入作用使页岩中的渗透率明显降低;以
CO2 为代表性的吸附性气体,实验测得其在页岩中的渗透率曲线呈典型的“U”型,这是由于CO2 溶胀作用和有效应力
共同作用的结果,从而说明在页岩支撑裂缝中,溶胀作用同样对渗透率有显著影响;与He 在页岩中的渗透率相比,相
同压力下的CO2 渗透率更低,且在Langmuir 压力值附近达到最小值。     

页岩气藏压裂水平井五区复合模型产能分析

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发页岩气藏的有效手段。为此,建立并求解了综合考虑页岩气解
吸、扩散和渗流特征的页岩气藏压裂水平井五区复合渗流模型,获得了Laplace 空间的产量解析解。运用Stehfest 数值
反演技术得到了实空间的无因次产量,绘制并分析了无因次产能递减曲线。研究结果表明：产能递减曲线可划分为6
个流动阶段;窜流系数主要影响解吸扩散及以后的流动阶段;导流能力主要影响早期裂缝线性流动阶段;压裂区宽度
越大,产能越大;压裂区渗透率主要对中后期的产能曲线产生影响,渗透率越大,压裂之后形成的缝网与天然微裂缝沟
通的越好,产能越大。研究结果可为页岩气藏分段压裂水平井产能递减分析提供科学依据。     

牛蹄塘组页岩气储层有机质微生物来源的证据

针对牛蹄塘组页岩气储层中有机质来源的问题,从微体古生物化石和有机地球化学两方面开展了研究。采
用环境扫描电镜–能谱系统（ESEM – XEDS）对岩芯中的微生物化石形态和化学组成进行了研究;此外,还采用气相色
谱–质谱法（GC – MS）对岩芯抽提物进行了检测。结果表明,牛蹄塘组页岩中发现的微生物化石C 和N 元素含量较
高（大于30%）,从外部形态大致可将其分为3 类：同心环状结构,表面光滑的球体以及细胞壁开口的球体。岩芯抽提
物检测结果表明,牛蹄塘组页岩nC12 ∼ nC32 的正构烷烃均有检出,且具有低碳数（主峰碳nC16）偶碳优势;此外,抽提
物中还检出了含量较高的类异戊二烯烃,包括,姥鲛烷、植烷和角鲨烯。这些微生物化石的发现和有机地球化学组成
特征为晚震旦-早寒武世扬子浅海微生物的繁盛和牛蹄塘组烃源物质的微生物起源提供了有力的证据。     

下扬子地区下寒武统黑色页岩地球化学特征

 通过露头观测、样品采集、有机地化分析等方法,研究了下扬子地区下寒武统黑色页岩的地质特征与油气资源意义.研究表明,黑色页岩沉积厚度大,主要分布在皖南的石台-泾县-宁国、全椒、苏北的高邮-海安地区,厚度介于100~400 m;岩石矿物成分中石英含量较高,有利于页岩的压裂改造;有机碳含量主要分布在1.0%~4.0%,黑色页岩沉积厚度中心有机碳含量普遍大于2.0%;有机显微组成、干酪根碳同位素、Pr/Ph 比值和饱芳比表明,该页岩有机质类型为Ⅰ型,母质来源为低等浮游生物,具有较强生烃潜力;热演化程度较高,等效镜质体反射率主体分布在2.0%~4.0%,普遍处于高成熟-过成熟阶段.综合认为,该区黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、有机质类型好、热演化程度高,具备页岩气形成的地质条件,是中国南方页岩气有利勘探区块之一.     

不同沉积环境页岩气富集地质条件分析

沉积环境对页岩气资源的富集地质条件起着控制作用。通过野外露头观察,运用室内分析化验、扫描电镜等技术,以实际资料为依托,对巴彦浩特盆地北部三角洲沉积环境页岩和南部障壁海岸沉积环境页岩的有机地化特征和储层物性特征进行了对比,分析了不同沉积环境页岩气富集地质条件的差异性。研究结果显示,三角洲环境页岩有机碳含量较高,干酪根类型以Ⅲ型为主,其生气条件优于障壁海岸沉积环境页岩;而障壁海岸环境页岩脆性矿物含量高,内部孔隙隙结构多样,孔渗性较好,更有利于页岩气资源的储集及后期开发过程中的压裂作业。     

甲基硅酸钾页岩抑制剂的性能评价与作用机理

通过线性膨胀实验、膨润土造浆实验以及热滚回收实验对甲基硅酸钾的页岩抑制性能进行了评价。结果表明,甲基硅酸钾具有优异的页岩抑制作用,明显强于目前油田常用的另一种有机硅类页岩抑制剂——甲基硅酸钠。此外,通过X射线衍射、红外光谱以及水接触角测定等表征手段对甲基硅酸钾的抑制机理进行了分析。研究结果表明,甲基硅酸钾的黏土水化抑制作用来自钾离子和甲基硅酸根阴离子的协同作用。甲基硅酸根阴离子能够吸附在蒙脱石颗粒的边、角位,使原本相对亲水的蒙脱石颗粒表面转变为相对疏水,从而阻止水向蒙脱石层间的侵入,起到抑制膨润土水化膨胀的作用。     

接种松材线虫后黑松幼苗体内电波传递的变化

对黑松幼苗接种线虫使其染病,用非伤害性刺激－－冷冻刺激引发了植物体内电波形的变化。研究表明,非伤害性刺激能在幼苗体内引起复杂的变异电波的传递。并对这种现象的应用前景进行了讨论。     

页岩压裂剪切裂缝形成条件及其导流能力研究

页岩气藏清水压裂形成的缝网中存在大量非支撑剂充填裂缝,粗糙裂缝面的剪切错位是其主要的导流机理。理论分析了剪切裂缝形成条件及裂缝错位程度,并通过实验研究了缝面错位程度和粗糙度对导流能力的影响。理论分析表明,水力裂缝诱导天然裂缝发生剪切滑移的条件是裂缝内净压力超过地层水平主应力差。高应力差、低杨氏模量和低泊松比地层中的天然裂缝易形成较大的错位程度。在压剪闭合状态下形成最大错位的有利天然裂缝角度是arccotKf/2。实验结果表明,页岩裂缝发生滑移错位,导流能力可提高2个数量级以上;但错位程度的影响存在随机性。粗糙度较大的裂缝更易形成高导流能力,但没有绝对的相关性,粗糙度对剪切裂缝导流能力仅在低闭合应力条件下影响显著。软页岩缝面凸起易破碎,粗糙度相近情况下软页岩错位裂缝的导流能力可比硬页岩的低一个数量级以上。