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深层页岩气非线性渗流的温度效应

北京理工大学学报 2024年第6期44卷 606-614页

作者：高旭华于俊红尚新春朱维耀北京科技大学数理学院应用力学系北京100083 石家庄铁道大学河北省工程力学基础学科研究中心河北石家庄050043 北京科技大学土木与资源工程学院应用力学研究所北京100083

为了研究温度变化对高温高压的深层页岩气藏产能的影响,建立了考虑变温吸附和随温度变化的压缩因子和黏度的页岩气非线性渗流模型,推导了考虑弹性变形和吸附应变的非均匀孔隙度和渗透率演化模型,发展了具有显式迭代格式的高效的半解析算... 详细信息

为了研究温度变化对高温高压的深层页岩气藏产能的影响,建立了考虑变温吸附和随温度变化的压缩因子和黏度的页岩气非线性渗流模型,推导了考虑弹性变形和吸附应变的非均匀孔隙度和渗透率演化模型,发展了具有显式迭代格式的高效的半解析算法,将数值模拟结果与现场生产数据进行对比,验证了所建立模型和算法的正确性,分析了温度变化对深层页岩游离气、吸附气和总产量的影响.结果表明,压力越高,游离气产量受温度影响越小.当地层温度上升40°C时,浅层页岩游离气的产量降低14.5%,而深层页岩游离气产量增加1.4%.相反,压力越高,温度变化对吸附气产量的影响越大.当温度上升时,浅层和深层页岩吸附气的产量分别降低19.3%和31%.浅层页岩气因温度变化总产量相差约15%,而深层页岩气总产量受温度影响不大.在其他条件相同的情况下,高温高压的深层页岩气前5 a的累计产气量是浅层的1.76倍.所建立的模型和算法可以为深层页岩气的高效开发和优化设计提供参考.

关键词：深层页岩气温度非线性渗流非均匀渗透率半解析算法

深层页岩气产出过程碳同位素分馏特征及其地质意义——以川南地区泸州区块奥陶系五峰组-志留系龙马溪组为例

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天然气工业 2024年第8期44卷 72-84页

作者：赵圣贤杨学锋刘永旸卢双舫刘文平李博张鉴李文镖张小涛赵文韬黄山王峻中国石油西南油气田公司页岩气研究院页岩气评价与开采·四川省重点实验室中国石油大学(华东)地球科学与技术学院东北石油大学三亚海洋油气研究院中国石油西南油气田公司四川页岩气勘探开发有限责任公司中国石油西南油气田公司蜀南气矿

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)中浅层页岩气已实现规模效益开发,深层页岩气是当前和将来一段时间增储上产的重要领域。为了探索川南地区深层页岩气中碳同位素分馏影响因素及其地质意义,以川南地区泸州区块深层奥陶系五峰组—志留... 详细信息

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)中浅层页岩气已实现规模效益开发,深层页岩气是当前和将来一段时间增储上产的重要领域。为了探索川南地区深层页岩气中碳同位素分馏影响因素及其地质意义,以川南地区泸州区块深层奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩为研究对象,系统开展了12块岩心现场解析测试和2口生产井连续监测工作,分析了甲烷、乙烷碳同位素(δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2))分馏机理,建立了同位素分馏模式,并构建了根据同位素分馏参数计算吸附气与游离气相对比例和EUR的数学模型和方法,最后分析了页岩气赋存状态、富集特征和流动产出规律。研究结果表明:①川南地区深层页岩气解析过程中δ^(13)C_(1)值变重幅度介于10.3‰~22.7‰,δ^(13)C_(2)值变重幅度最大仅为4.2‰,页岩气井生产过程中甲烷和乙烷均存在约8‰的碳同位素分馏幅度;②页岩气完整产出过程中碳同位素分馏普遍存在“稳定—变轻—变重—再变轻”的4阶段模式,装罐后解析气仅能观测到基质产气为主所对应的变重阶段,而生产井井口气能够观测到反映裂缝与基质共同产气所对应的变轻阶段,环境温度和压力变化均会改变原有天然气碳同位素分馏模式,影响程度与所处阶段密切相关;③生产初期井口气样相较于岩心解析气样和生产中—后期井口气样更能反映储层原始天然气碳同位素组成信息;④通过构建多尺度多机理耦合的天然气碳同位素分馏模型,能够准确计算深层页岩原位含气量、吸附气/游离气比例等关键参数,实现页岩气井EUR预测和生产过程中吸附气/游离气产出比例的有效评价。结论认为,开展页岩气产出过程中碳同位素分馏影响因素及机理分析,可为深层页岩气赋存状态、富集特征和流动产出规律提供全新的视角和技术手段,将有助于深层页岩气的效益开发。

关键词：四川盆地深层页岩气同位素分馏原位含气量吸附气/游离气比例 EUR预测

深层页岩气甜点分类的地质−工程评价指标体系及应用:以四川盆地LZ地区五峰组-龙马溪组为例

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第9期53卷 3666-3680页

作者：张少龙闫建平石学文钟光海郑马嘉黄毅蔡进功唐洪明胡钦红梁强同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油西南油气田分公司页岩气研究院四川成都610051 中国石油西南油气田分公司四川成都610051 中国石油集团测井有限公司西南分公司重庆400021 德克萨斯大学阿灵顿分校地球与环境科学系美国阿灵顿76019 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710018

为了实现海相深层页岩气(埋深大于3500 m)储层强非均质性背景下的有利层段划分和甜点区域圈定,以川南LZ地区五峰组—龙马溪组海相深层页岩为研究对象,在分析页岩气甜点主控因素基础上,从地质−工程相结合的角度入手,提出8项甜点评价参数... 详细信息

为了实现海相深层页岩气(埋深大于3500 m)储层强非均质性背景下的有利层段划分和甜点区域圈定,以川南LZ地区五峰组—龙马溪组海相深层页岩为研究对象,在分析页岩气甜点主控因素基础上,从地质−工程相结合的角度入手,提出8项甜点评价参数并优选出4项核心指标,构建多因素控制下的海相深层页岩气储层甜点分级分类评价指标体系,并基于核心指标精细求取结果,在平面上圈定了有利地质−工程甜点区域。研究结果表明:深层页岩气富集高产主要受控于岩性、厚度、孔隙度、总有机碳质量分数(w(TOC))、成熟度、含气量、压力系数以及脆性指数即8项甜点评价参数,其中w(TOC)、孔隙度、总含气量及脆性指数是甜点评价最核心的4个指标;研究区深层页岩气储层甜点类型可分为3大类,其中最优的I类甜点层段核心指标界限为:w(TOC)>3.0%、孔隙度超过5.0%、总含气量超过3.0 m^(3)/t以及脆性指数大于0.55;平面上,I类甜点主要分布在G202-h1,L203,L207和L208等井区,整体产量较高,为深层页岩气富集高产区域,且与当前生产实践吻合性较好。

关键词：深层页岩气地质−工程耦合指标体系测井评价平面分布

深层页岩气储层孔隙特征研究进展——以四川盆地下古生界海相页岩层系为例

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天然气工业 2021年第1期41卷 29-41页

作者：刘树根焦堃张金川叶玥豪谢国梁邓宾冉波李智武吴娟李金玺刘文平罗超西华大学 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学成都理工大学能源学院自然资源部页岩气资源战略评价重点实验室·中国地质大学(北京) 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

孔隙结构对于深层页岩气储层中异常高压的保持乃至页岩气的保存与富集均具有一定的指示作用,是事关深层页岩气能否保存与富集的重要研究内容。为此,通过调研和分析国外深层页岩气储层孔隙特征,对比四川盆地深层、超深层页岩孔隙的最新... 详细信息

孔隙结构对于深层页岩气储层中异常高压的保持乃至页岩气的保存与富集均具有一定的指示作用,是事关深层页岩气能否保存与富集的重要研究内容。为此,通过调研和分析国外深层页岩气储层孔隙特征,对比四川盆地深层、超深层页岩孔隙的最新研究成果,系统分析了深层页岩气储层孔隙的非均质性和连通性,进一步明确了超压对深层页岩油气储层孔隙结构的影响,总结了近年来深层页岩气储层孔隙特征研究成果。研究结果表明:①典型深层、超深层页岩中的微孔段、介孔—大孔段孔隙具有多重分形的特征,多重分形谱相关参数α5--α5+值与多重分形维数相关参数H指数分别对深层页岩储层孔隙的非均质性及连通性具有较好的指示作用;②四川盆地下古生界页岩储层孔隙的连通性、非均质性与埋藏深度不具有明显的相关性,但受页岩总有机碳含量、矿物含量、有机质成熟度等因素的影响则较大;③高上覆地层压力所带来的机械压实作用对超深层页岩的影响显著,但其对深层页岩的孔径、孔隙形态等参数以及介孔体积/微孔体积、介孔比表面积/微孔比表面积等特征比值的影响则较为有限;④页岩层系超压能够在一定程度上抵消上覆地层压力对孔隙(特别是微孔)的机械压实作用,可以延缓甚至改变孔隙度随埋藏深度加深而下降以及孔隙形状系数随埋藏深度加深而减小的趋势,对于页岩气的保存与富集具有积极意义;⑤深层页岩中固体沥青孔隙形状系数与其所处封闭流体系统超压特征具有中度相关性。

关键词：深层页岩气储集层孔隙结构孔隙形态孔隙演化页岩气保存页岩气富集四川盆地下古生界

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深层页岩气开发关键技术难点与攻关方向

天然气工业 2021年第1期41卷 118-124页

作者：何骁李武广党录瑞黄山王旭东张成林张柟乔陈月中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司页岩气研究院

为了实现深层页岩气的规模效益开发,通过对比四川盆地川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段深层与中浅层页岩储层地质工程特征的差异,梳理了其高效开发面临的难题:较之于中浅层,我国深层页岩气储层的工程特征参数总体上呈... 详细信息

为了实现深层页岩气的规模效益开发,通过对比四川盆地川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段深层与中浅层页岩储层地质工程特征的差异,梳理了其高效开发面临的难题:较之于中浅层,我国深层页岩气储层的工程特征参数总体上呈现"五高"特点(泊松比和弹性模量高、地层温度高、水平应力差值高、破裂压力高、闭合压力高)。虽然深层页岩气在近期取得了战略突破,但其开发关键技术还欠成熟,表现在以下方面:①抗高温的旋转导向工具未实现国内商业化生产,地质导向技术对储层的预测精度低,"一趟钻"技术尚未形成,满足地层防塌与防漏需求的钻井液性能还不成熟;②深层页岩气井压裂后难以形成复杂缝网,同时裂缝起裂和延伸困难,而且加注支撑剂的难度也大,导致不易获得具有高导流能力的裂缝;③深层页岩储层孔隙中CH4相态仍不清楚,导致深层页岩气多尺度流动规律及开发技术对策不明确。为此,需要针对钻井工程、压裂工程、开发技术对策等方面开展技术攻关:①构建多源信息融合三维地质导向技术,实施"高转速、大排量、长循环"井眼强净化工艺技术,加强对油基钻井液高效微纳米封堵材料、专用堵漏材料的研发,实现水平井钻得更好更长更快;②建立深层页岩应力应变本构关系和Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ型断裂韧性模型、考虑层理弱面力学性质的流—固—热多场耦合人工裂缝扩展模型,以及考虑页岩蠕变的支撑剂嵌入力学模型与评价方法,保障储层压得更碎更充分;③深入研究页岩储层中气体微观流动能力和产出机理,优化水平井关键参数,制订合理的返排制度和生产制度,进而优化立体开发模式,以实现深层页岩气的规模高效开发。

关键词：深层页岩气开发关键技术旋转地质导向防塌防漏缝网压裂微观流动机理返排制度立体开发

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

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石油学报 2020年第4期41卷 379-391页

作者：何治亮聂海宽胡东风蒋廷学王濡岳张钰莹张光荣卢志远页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100083 中国石油化工集团有限公司页岩油气勘探开发重点实验室北京100083 中国石油化工集团股份有限公司科技部北京100728 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 中国石油化工股份有限公司勘探分公司四川成都610041 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 中国地质大学(北京)能源学院北京100083

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件,深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%~20%、渗透率降低90%~95%,页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。... 详细信息

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件,深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%~20%、渗透率降低90%~95%,页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组-龙马溪组深层页岩含气量有一定差异,但总体上与已投入开发的中-浅层页岩差别不大,含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少,保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高,地应力较大且应力差值高,页岩塑性增强,导致裂缝起裂及延伸困难,且裂缝闭合压力高,支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽,裂缝导流能力递减快,长期导流能力难以维持。WF2-LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强,有利于有效储层的形成和保存,由于脆性大,天然裂缝更发育,页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km,是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区,建立与深层页岩相适应的体积压裂改造技术,不断优化形成合理的生产制度,才能最大限度地采出页岩气,成功实现深层页岩气规模性有效开发。

关键词：深层页岩气地质问题五峰组龙马溪组四川盆地

深层页岩气工程“甜点”地震预测技术探讨——以DS地区为例

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石油物探 2021年第4期60卷 632-642页

作者：陈超印兴耀陈祖庆刘晓晶中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油化工股份有限公司勘探分公司四川成都610041

中国深层页岩气具有良好勘探前景和巨大勘探潜力,随着埋深增加压裂难度增大,可压性预测及评价至关重要。以DS地区研究为例,明确了深层页岩气工程“甜点”敏感地球物理参数,提出了脆性、裂缝及水平应力差地震预测技术:①结合岩石力学实验... 详细信息

中国深层页岩气具有良好勘探前景和巨大勘探潜力,随着埋深增加压裂难度增大,可压性预测及评价至关重要。以DS地区研究为例,明确了深层页岩气工程“甜点”敏感地球物理参数,提出了脆性、裂缝及水平应力差地震预测技术:①结合岩石力学实验,发现了泊松比对围压变化敏感,基于此构建了塑延性转换敏感因子及脆性指数地震预测新模型;②各向异性研究发现,页岩具有明显HTI介质旅行时方位各向异性特征,通过分方位地震旅行时解释及校正,利用椭圆拟合技术,形成了一种高效的裂缝地震预测新技术;③基于贝叶斯理论推导建立了组稀疏方位弹性阻抗同时反演方法,实现了各向异性参数及水平地应力差异系数的预测。预测结果表明:脆性指数、裂缝及地应力差是评价深层页岩气能否实现体积改造的工程“甜点”参数,脆性指数越高,储层裂缝越发育,页岩越容易压开,破裂压力越低;地应力差越小,越容易压裂形成复杂缝网。

关键词：深层页岩气工程“甜点” 裂缝预测脆性指数水平应力差各向异性弹性阻抗同时反演

深层页岩气储层物质组成与孔隙贡献及其勘探开发意义

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天然气地球科学 2022年第4期33卷 642-653页

作者：吴建发赵圣贤张瑛堃夏自强李博苑术生张鉴张成林何沅翰陈尚斌中国石油西南油气田分公司页岩气研究院四川成都610056 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116

深层页岩气资源丰富,勘探开发潜力大,但在复杂地质演变过程中,其储层物质组成、力学性质和相态赋存等发生了变化,具有一定特殊性,对储层孔隙发育产生重要影响。以四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为例,基于储层物质组成和孔隙... 详细信息

深层页岩气资源丰富,勘探开发潜力大,但在复杂地质演变过程中,其储层物质组成、力学性质和相态赋存等发生了变化,具有一定特殊性,对储层孔隙发育产生重要影响。以四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为例,基于储层物质组成和孔隙结构表征等实验,获取储层的物质组成和储集空间特征,研究储层物质演化规律及其孔隙贡献。结果表明:①垂向上由浅至深,五峰组—龙马溪组页岩有机质含量先增高后降低;储层矿物组成以石英和黏土矿物为主,其他矿物包括长石、碳酸盐矿物和黄铁矿。②龙马溪组有机质孔隙贡献随埋藏深度增加总体上表现出增大的趋势,至五峰组孔隙贡献随埋深增加而减小,黏土矿物孔隙贡献变化趋势与有机质相反。③石英及黄铁矿等质地坚硬的矿物具有“抗压保孔”作用,是五峰组—龙马溪组底部有机质孔隙保存的关键因素。④区内五峰组上部—龙一1亚段是研究区内开发优质层段,其中五峰组上部—龙一13小层为Ⅰ类储层。为实现经济开发,建议针对深层储层高温压和大抗拉强度等特点,优化压裂技术方案。

关键词：深层页岩气物质组成孔隙贡献泸州区块

四川盆地南部地区深层页岩气勘探开发新进展与挑战

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天然气工业 2022年第8期42卷 24-34页

作者：何骁陈更生吴建发刘勇伍帅张鉴张小涛中国石油西南油气田公司四川省成都市610051 中国石油西南油气田公司页岩气研究院四川页岩气勘探开发有限责任公司

四川盆地海相页岩气资源丰富,经过10余年的勘探开发,四川盆地及其周缘地区已经建成了3个国家级页岩气示范区,目前已成功实现中深层(埋深小于3 500 m)页岩气的商业化、规模化开发。四川盆地南部地区(以下简称川南地区)上奥陶统五峰组—... 详细信息

四川盆地海相页岩气资源丰富,经过10余年的勘探开发,四川盆地及其周缘地区已经建成了3个国家级页岩气示范区,目前已成功实现中深层(埋深小于3 500 m)页岩气的商业化、规模化开发。四川盆地南部地区(以下简称川南地区)上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气(埋深3 500~4 500 m)资源量6.6×10m^(3),勘探开发潜力巨大,是“十四五”我国页岩气规模上产的重要领域。川南地区深层页岩气埋藏深,受温度和压力高、应力与应力差大等复杂地质工程条件影响,要实现高质量发展,面临着诸多挑战。为此,在系统总结川南地区深层页岩气勘探开发新进展与成效的基础上,深入剖析了其目前面临的问题与挑战,并提出了下一步攻关方向。研究结果表明:(1)通过前期探索实践与自主创新,形成了以“五好”(选好区、定好井、钻好井、压好井、管好井)为核心的页岩气勘探开发关键技术,建立了高产井培育模式,支撑了川南地区深层页岩气的规模效益开发;(2)通过系统分析认为,深层页岩气勘探开发在基础理论、关键技术和管理模式“三大领域”仍面临着一系列挑战;(3)面对挑战,需深化勘探开发相关基础理论研究、持续完善关键主体技术、坚持创新机制体制与管理模式。结论认为,通过多年的持续攻关和先导试验,基本形成了与川南地区深层页岩气工况相适应的勘探开发主体技术,提交了首个深层页岩气万亿立方米储量,优选了首个深层页岩气百亿立方米上产区块,取得了深层页岩气勘探开发的重大进展,坚定了向深层页岩气勘探开发的信心和决心,对中国页岩气产业的快速发展具有重要的指导意义。

关键词：四川盆地南部地区深层页岩气五峰组—龙马溪组勘探开发进展地质工程一体化面临挑战

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