中國致密砂巖氣及在勘探開發(fā)上的重要意義

深層致密砂巖氣藏出砂具有非常規(guī)性,文中總結(jié)了幾種常見的出砂機(jī)理,為該類氣藏開發(fā)提供指導(dǎo).

為了準(zhǔn)確對致密砂巖氣儲層參數(shù)有更加全面透徹的認(rèn)識,采用非常規(guī)天然氣的氣含量解吸法和等溫吸附試驗對致密砂巖氣儲層參數(shù)進(jìn)行測試分析,測得鄂爾多斯盆地東北部致密砂巖氣井氣含量參數(shù)值與等溫吸附常數(shù)。同時,研究了砂巖氣儲層特征和砂巖氣含量試驗測試技術(shù)方法。結(jié)果表明:鄂爾多斯東北部致密砂巖氣井所采平均氣含量為9.94cm3/g;根據(jù)致密砂巖氣儲層的等溫吸附常數(shù)與儲層壓力得出砂巖含氣飽和度為57.8%,臨界解吸壓力為7.26mpa.作為現(xiàn)階段測試砂巖氣參數(shù)指標(biāo)的主要手段和方法,砂巖氣儲層氣含量實驗測試和等溫吸附特征得出的砂巖氣參數(shù)為勘探區(qū)砂巖氣資源評價提供了比較基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對砂巖氣勘探開發(fā)有重要的指導(dǎo)意義。

吐哈油田柯柯亞致密砂巖氣藏開發(fā)有了技術(shù)突破

統(tǒng)一壓裂設(shè)計法是以最大產(chǎn)液指數(shù)為目標(biāo)而建立的一種適用性廣、方法簡便,且充分考慮儲層特征與人工裂縫匹配的優(yōu)化設(shè)計方法,該方法認(rèn)為在低滲、特低滲儲層改造中裂縫導(dǎo)流能力與縫長同等重要。統(tǒng)一壓裂設(shè)計法在建南致密砂巖氣改造中取得了良好的應(yīng)用效果,對類似儲層改造具有一定的借鑒作用。

不同與常規(guī)油氣藏，致密砂巖氣藏由于普遍具有超低滲透率，超低孔隙度和超低含水飽和度的特點，加之儲層埋藏較

山西ng區(qū)塊煤系地層在本溪、山西、石盒子組不同程度地發(fā)育有致密砂巖儲層,具有低壓致密、含氣性差、儲層溫度低、天然裂縫發(fā)育等特點,由于對儲層認(rèn)識不夠深入,前期改造過程中存在壓裂設(shè)計參數(shù)與儲層條件不匹配、壓裂液儲層傷害大、現(xiàn)場施工成功率低等問題。為此,針對研究區(qū)儲層特征研究配套了機(jī)械工具分層提高縱向上動用程度、高前置液比例及大排量施工形成復(fù)雜裂縫壓裂擴(kuò)大泄流面積的壓裂工藝,配套稠化劑濃度為0.25%~0.28%的低濃度低傷害胍膠壓裂液體系,壓裂液殘渣含量較前期降低50%。現(xiàn)場試驗7井18層,施工成功率100%,壓后單位厚度氣層產(chǎn)氣量較前期提高47%,為研究區(qū)煤系地層致密氣藏改造提供了一條有效途徑。

基于束縛水膜厚度不變的地質(zhì)特征,通過對致密砂巖氣藏儲層的孔隙空間演化和流體變化規(guī)律分析,確定了致密砂巖氣藏成藏過程中的3個地質(zhì)門限,即天然氣充注門限、天然氣飽和門限和天然氣終止門限,建立了相應(yīng)的概念模型和計算模型,并就其對致密砂巖氣藏的流體分布的影響和控制進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。利用該模型對鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣藏的預(yù)測結(jié)果表明,3個地質(zhì)門限的對應(yīng)深度分別為2350m、2850m和4800m。經(jīng)實際氣藏剖面的正反檢驗表明,該模型對于預(yù)測致密砂巖氣藏的流體分布具有較高準(zhǔn)確性。

"我們重點要在氣井的穩(wěn)產(chǎn)上做文章,將砂巖氣都拿出來,把儲量吃干榨凈,這才是高水平。"毛烏素沙地,這個區(qū)域面積2003平方公里,極難實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的"邊際區(qū)塊",中國石化華北分公司率先在此建成了國內(nèi)實現(xiàn)效益開發(fā)的大牛地氣田,被列為國家級重大專項工程的致密砂巖氣開發(fā)示范區(qū)。目前氣田已累計產(chǎn)氣206億立方米。

致密含氣砂巖研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望

硅質(zhì)碎屑巖的孔喉尺寸形成了一個從亞毫米到納米尺度的連續(xù)分布，本文在引述前人公開的關(guān)于常規(guī)儲層、致密氣砂巖和頁巖孔隙和孔喉尺寸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對這個連續(xù)分布進(jìn)行了梳理。集中趨勢測量（均值、眾數(shù)、中值）表明，常規(guī)儲層孔喉尺寸通常大于2μm，致密砂巖介于2～0．03μm，頁巖介于0．1～0．005μm。烴分子、石蠟、環(huán)狀結(jié)構(gòu)、瀝青和甲烷形成從石蠟分子的iooa（0．01μm）到甲烷的3．8a（0．00038μm）的另一種連續(xù)分布。孔喉尺寸連續(xù)分布提供了一個有價值的視角，可用于研究（1）固結(jié)硅質(zhì)碎屑巖中石油的就位和（2）現(xiàn)被視為儲層的細(xì)粒烴源巖中的流體流動。

松遼盆地致密油勘探已經(jīng)成為大慶油田4000×104t穩(wěn)產(chǎn)的工作重點,由于致密油鉆井通常采用油基鉆井液,造成巖屑細(xì)碎、污染嚴(yán)重,給產(chǎn)狀判別和含油性評價帶來了困難,大慶油田針對這些難點,改進(jìn)了分析儀器軟件,形成了混油混樣巖屑分析化驗技術(shù),在探井中應(yīng)用,取得了良好的效果.

致密砂巖埋藏深、孔滲差、巖石物理參數(shù)變化復(fù)雜，這給有效儲層識別帶來了難度。通過對臨南地區(qū)測井巖石物理參數(shù)以及地震巖石物理參數(shù)的分析，建立起了該地區(qū)巖石物理參數(shù)與儲層特征之間的關(guān)系，并建立了測井參數(shù)與波阻抗的聯(lián)系。結(jié)合實驗室測得不同流體相態(tài)巖石縱橫波、密度及彈性參數(shù)等測試數(shù)據(jù)分析得出對該地區(qū)巖性最為敏感的彈性參數(shù)組合ai-μ和ai-σ，對流體最為敏感的參數(shù)組合為vp^2-2．15vs^2、λ-0．15μ、λ/μ。

針對目前低滲透氣藏氣水同產(chǎn)井產(chǎn)能評價時遇到的問題,依據(jù)滲流力學(xué)中氣水兩相不穩(wěn)定滲流的基本方程,采用氣藏工程方法和改進(jìn)的修正等時試井方法及熱力學(xué)原理,并考慮井下油嘴節(jié)流及氣體高速非達(dá)西和滑脫效應(yīng)的影響,提出了低滲透高含水氣藏的產(chǎn)能評價方法。該方法在理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,對氣水兩相廣義擬壓力和修正等時試井方法進(jìn)行了改進(jìn),最后結(jié)合井下油嘴節(jié)流原理和氣體通過油嘴時的滑脫效應(yīng)方程,利用熱力學(xué)方法和數(shù)值分析方法,求出氣水同產(chǎn)井的產(chǎn)氣能力及最大攜液流量。根據(jù)模擬井?dāng)?shù)據(jù),分別用傳統(tǒng)產(chǎn)能評價方法和上述方法進(jìn)行了計算,計算結(jié)果表明:傳統(tǒng)方法的計算值偏高,而上方法的計算結(jié)果比較符合實際。這為低滲透高含水氣藏下入井下節(jié)流器的氣井的產(chǎn)能評價提供了新的思路。

深層復(fù)雜斷塊氣藏構(gòu)造復(fù)雜、儲層致密,儲層與圍巖波阻抗不易區(qū)分。本文以東濮凹陷文203-58塊為例,采用疊前地震反演,獲得波阻抗、縱橫波速度比等多個彈性參數(shù)體,利用縱橫比速度比<1.75且密度<2500kg/m3,預(yù)測優(yōu)質(zhì)儲層厚度,指導(dǎo)了調(diào)整方案部署。

臨南洼陷廣泛發(fā)育致密砂巖油藏，埋藏深，孔滲性差，巖石物理參數(shù)變化復(fù)雜，有效儲層識別困難。本文通過實驗室測得不同流體相態(tài)（飽油、飽水等）下巖石縱橫波、密度及彈性參數(shù)等測試數(shù)據(jù)，對不同的巖石物理參數(shù)及組合進(jìn)行流體敏感性分析，得出對該地區(qū)巖性最為敏感的彈性參數(shù)組合為ai-μ和ai-σ，對流體最為敏感的參數(shù)組合為vp2-2．15vs2、λ-0．15μ、λ／μ，建立起了該地區(qū)巖石物理參數(shù)與儲層特征之間的關(guān)系。

針對致密砂巖薄層壓裂面臨縫高難控、改造體積小、裂縫支撐效率低及導(dǎo)流能力保持較差等難題，從壓裂工程角度出發(fā)，通過壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化模擬研究了不同黏度壓裂液在不同的壓裂施工參數(shù)下對裂縫延伸參數(shù)的影響規(guī)律，分析了薄層體積壓裂存在的問題及難點，得出了主控因素，并在此基礎(chǔ)上提出了薄層壓裂控縫高措施及提高裂縫支撐效率工藝方法。研究表明：壓裂液黏度是影響裂縫擴(kuò)展、延伸的主要因素，其次是排量、液量；薄層壓裂應(yīng)以控縫高為前提，充分利用天然裂縫的作用，提高改造體積及裂縫支撐效率；低黏度壓裂液能兼顧薄層壓裂控縫高及造縫長的作用，有利于開啟及擴(kuò)展天然裂縫，進(jìn)一步降低儲層傷害，適宜作為薄層體積壓裂的前置液；施工不同泵注階段采用多黏度組合的壓裂液體系，既可以擴(kuò)大有效造縫體積及形成多尺度的裂縫系統(tǒng)，又能兼顧前置液階段控縫高及攜砂液階段加砂的要求；采取變密度支撐劑結(jié)合多尺度組合加砂方式可實現(xiàn)不同粒徑支撐劑與不同尺度裂縫系統(tǒng)的匹配，提高多尺度裂縫系統(tǒng)及遠(yuǎn)井地帶裂縫的支撐效率。研究成果在龍鳳山薄層氣藏及江陵凹陷薄層油藏的多口并進(jìn)行了試驗，壓裂后增產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)效果顯著高于常規(guī)改造工藝，且穩(wěn)產(chǎn)有效期明顯增長，提高了該類儲層壓裂的有效性。

目前在油氣藏的開發(fā)過程中,水平井技術(shù)比直井技術(shù)有著更好的經(jīng)濟(jì)效益。但這在油氣藏的開發(fā)過程中,水平井的施工中存在很多的風(fēng)險因素。這些風(fēng)險因素容易降低施工的成功率,。所以,為了改進(jìn)致密砂巖在氣藏水平井分段加砂壓裂的改造技術(shù),本文簡單的敘述了加砂壓裂改造技術(shù),并對氣藏模型進(jìn)行了一系列的分析,進(jìn)而闡明了鉆井與完井的實施過程及相關(guān)因素的識別和控制過程,在合理的的基礎(chǔ)工作上,提高了水平井段加砂壓裂的成功率。

在新時代中國與世界的關(guān)系中,中國已經(jīng)不僅僅是對外開放融入世界體系的受益者,中國還將成為世界和平的守護(hù)者、世界發(fā)展的推動者和全球治理的改革者。哈佛大學(xué)教授本杰明·史華茲就指出:中國問題研究是人類探討自身問題的智庫和博大實驗室,有助于深化和豐富對人類發(fā)展經(jīng)驗的認(rèn)識。向世界講清中國道路,對當(dāng)今中國和世界發(fā)展

川西地區(qū)深層鉆井普遍存在鉆井周期長、鉆速慢、鉆井成本高的問題。這一問題嚴(yán)重地制約了川西深層氣藏的勘探開發(fā)。而合理地根據(jù)所鉆地層性質(zhì)選擇鉆頭類型是提高機(jī)械鉆速、降低鉆井成本的有效途徑。針對川西地區(qū)鉆井技術(shù)現(xiàn)狀,通過調(diào)研眾多優(yōu)選鉆頭方法,以鉆井地質(zhì)條件分析及各類鉆頭選型優(yōu)缺點剖析入手,并結(jié)合各鉆頭特性分析及已有鉆井資料統(tǒng)計分析,評價出適合川西致密地層的鉆頭選型,即在蓬萊鎮(zhèn)、遂寧組、沙溪廟組、白田壩組、千佛崖組地層使用pdc鉆頭,在須家河組地層宜使用牙輪鉆頭,但可繼續(xù)嘗試采用新型pdc鉆頭。該研究結(jié)果為該地區(qū)深層氣藏的快速、高效鉆探開發(fā)提供了有力的技術(shù)保障。

致密砂巖儲層在鉆探過程中獲取的地下巖石一般都是非定向巖樣,而通過這些非定向巖心研究儲層水平主地應(yīng)力方向是石油勘探開發(fā)重要的基礎(chǔ)工作之一。致密儲層地應(yīng)力狀態(tài)、地層巖石的力學(xué)性質(zhì)決定著水力裂縫的起裂形態(tài)、延伸方向、高度和寬度,而水力裂縫的幾何形態(tài)是影響壓裂措施增產(chǎn)效果的主要因素之一。文章開展巖心定向綜合實驗測量方法研究,利用黏滯剩磁法、波速各向異性法,形成了一套致密砂巖非定向巖心室內(nèi)實驗綜合測量及解釋技術(shù),通過水力壓裂微地震地面監(jiān)測,證實了室內(nèi)巖心定向技術(shù)的可靠性。

本文以紅河油田延長段為目標(biāo),建立了綜合運(yùn)用巖心分析資料、成像測井資料和常規(guī)測井等資料識別致密砂巖儲層裂縫的有效方法。運(yùn)用該方法及其研究成果指導(dǎo)該區(qū)部署評價井,水平井取心分析結(jié)果與研究結(jié)論一致,取得了較好效果。

水力壓裂和基質(zhì)酸化對裂縫性致密砂巖儲集層的增產(chǎn)改造都有很大的局限性。酸化壓裂應(yīng)用于該類儲集層,增產(chǎn)效果非常顯著。針對具體儲集層計算了天然裂縫產(chǎn)生剪切滑移的條件,同時模擬了酸液對鈣質(zhì)充填裂縫以及剪切滑移裂縫的作用效果。研究表明,與常規(guī)增產(chǎn)作業(yè)相比,酸壓主要依靠2種作用獲得較高的導(dǎo)流能力:天然裂縫在水力作用下發(fā)生剪切滑移,裂縫能依靠其表面的凹凸不平形成自支撐;酸液溶蝕裂縫中充填物、傷害物以及部分巖石基質(zhì)使得殘余裂縫未閉合空間增大,從而增加了裂縫的導(dǎo)流能力。在機(jī)理研究的基礎(chǔ)上給出了工藝實施建議。