川东北元坝中部地区须家河组致密气藏近年来取得油气勘探的重大突破,裂缝对天然气的运移,富集成藏及产能具有重要影响.综合运用野外露头,岩心,成像测井,包裹体分析以及声发射实验资料,对该区裂缝特征及成因进行研究.研究区主要发育构造成因的低角度剪切缝和高角度剪切缝,具有裂缝延伸中等,宽度小,多闭合,密度较小,充填程度较低的特征,高角度缝和直立缝有效性最好;构造裂缝主要形成期次有三期.第一期为燕山运动晚期,受近SN向构造应力场挤压,形成了NW—SE和NE—SW两组平面“X”型共轭剪切裂缝和近SN向低角度剖面剪切缝,古地应力的最大有效主应力为18.8 MPa;第二期为喜马拉雅早—中期构造运动,在NE的挤压力作用下形成近SN向,近EW向平面“X”型共轭剪切缝,古地应力的最大有效主应力为27.9 MPa;第三期为喜马拉雅运动晚期,构造应力方向仍为NE,主要形成NW向剖面“X”型剪切缝,古地应力的最大有效主应力为38.6 MPa.

以碳—氧同位素特征为切入点辅助薄片镜下观察和沉积环境分析,对鄂尔多斯盆地长8段储层碳酸盐胶结作用进行系统研究.从镜下矿物观察可知:碳酸盐胶结物发育方解石,白云石,铁白云石,铁方解石和菱铁矿.矿物成分和分布特征受不均一流体化学活动影响强烈,碳酸盐胶结对孔渗主要起破坏作用.同时通过磷酸法测定氧—碳同位素值,由实验结果可知:碳同位素分布范围是-14.8 ‰ ~ -1.5 ‰,氧同位素分布范围是-25.7 ‰ ~ -9.9 ‰;样品的Z值大都小于120,指示样品中的碳酸盐胶结作用发生于淡水—微咸水环境;通过δ ¹⁸O值测定得到古温度为68 ℃ ~ 128 ℃,说明胶结作用发生于早成岩B期至中成岩阶段A期;长8上部层位碳酸盐胶结物含量比下部多,说明胶结作用来源于与有机酸脱羧作用有关的碳酸盐沉积;按照沉积亚相划分为三个区,氧—碳同位素由湖心相—重力流相—三角洲相逐渐减轻.最后推断同位素分布形成原因:压实作用下有机酸由高势区向低势区逐渐运移,经一系列化学变化后发生胶结作用有机碳被捕捉而成.

针对以裂缝—溶蚀洞穴为储集空间的大尺度非连续介质缝洞型油气藏,大量的井基本上都是独立的缝洞系统,多为通过井眼沟通大裂缝,然后由裂缝串联起1至2个大型溶蚀洞穴系统的独立缝—洞单元,采用连续介质理论解释所获得的结果难以和储层实际流动过程相对应.提出的数学模型把井—洞之间和洞与洞之间的裂缝考虑为一维裂缝,远井洞外围存在裂缝沟通流动,从而形成裂缝沟通两个溶蚀洞穴系统的线性串联试井数学模型,模型中引入了瞬态流动概念和多重介质中窜流的概念.利用瞬态传导原理和拉普拉斯变换逐步求解数学模型,在拉普拉斯空间下无因次井底压力的解析解进行改进的Stehfest数值反演绘制典型曲线,通过敏感性分析讨论发现该模型可正确反映流动控制因素与地质因素之间的关系.实例解释对比表明:用该模型可正确解释井筒储集系数,表皮效应,裂缝系统渗透率,溶洞系统等效渗透率,缝长和溶洞大小等几何参数.

压裂可提高油气藏单井产量是普遍认同的观点,但是否能降低凝析气藏反凝析伤害的程度亟待深入探讨.采用室内岩心实验,单井数值模拟方法,对比分析了压裂前后反凝析对气相渗透率,近井区反凝析油饱和度,单井产量及采收率的影响.研究表明,压后反凝析伤害程度更加严重,伤害时机更早,但裂缝降低了凝析油临界流动饱和度.衰竭过程中,压后气相的有效渗透率始终大于压前值,气相流动能力大幅度提高.压后单井初期采气速度高,地层压力降低快,反凝析伤害更加突出;与压前比较,凝析油采收率降低3.48 %,天然气采收率提高6.6 %.因此,压裂并不能有效降低反凝析伤害的程度,但可提高气相流动能力,从而提高凝析气井的天然气产量.

通过静态氧化管实验以及热重/微分热重(TG/DTG)手段研究了轻质原油在不同含氧浓度空气(21 %和8 %)以及储层岩石颗粒条件下原油氧化特征,并结合Arrhenius氧化动力学模型定量地表征各因素对原油氧化活性影响的大小.结果表明:空气中含氧浓度减小会降低氧化反应速率,储层岩石对原油氧化的催化作用促进氧化反应的进行;原油经贫氧空气氧化后剩余气体中含氧浓度显著下降,大大提高了空气驱的安全性;热动力学分析表明:原油经历了低温氧化,燃料沉积及高温氧化三个阶段,储层岩石对原油氧化的积极作用强于氧气浓度降低所产生的消极影响,可显著降低原油在贫氧空气中的活化能,这一发现有利于贫氧空气驱的推广应用.

高温高压气井井底压力的计算必须考虑井筒内温度变化的影响,压力和温度相互耦合,必须同时求解.目前考虑井筒传热,温度和压力耦合的计算方法主要适用于稳定流,对于关井期间的瞬变流动并不适用;同时,海上高温高压气井井筒传热需考虑海水的影响,目前这方面的研究实例较少.针对以上问题,从基础方程推导,建立了考虑井筒续流,井筒与周围地层或海水间传热的温度压力耦合计算模型,并成功应用于南海西部海域M气田M1井关井井底恢复压力计算和试井分析,为海上高温高压气井井筒温度,压力计算及优化试井设计奠定了基础.

针对溶蚀缝比较发育的碳酸盐岩稠油油藏来讲,其溶蚀缝和裂缝具有不同的渗流机理,常规稠油试井模型不能满足四重介质稠油油藏试井解释的需求.因此,基于裂缝,溶蚀缝,溶蚀孔和基质组成的四重介质稠油油藏,将稠油视为幂律流体,依据渗流力学基本原理建立四重介质试井解释数学模型,利用Laplace变换和Stehfest数值反演的方法进行求解,进而绘制三种不同外边界条件下的试井分析理论曲线.研究表明:四重介质稠油油藏压力导数曲线径向流阶段将出现宽度与深度不同的3个“凹子”,并且在径向流阶段压力导数双对数曲线呈斜率为(1-n)/(3-n)的直线;幂率指数越小,径向流阶段压力导数曲线斜率越大;弹性储容比越小,“凹子”就越深越宽;窜流系数越大,“凹子”出现的时间就越早.决定四重介质油藏试井曲线特征的参数较多,曲线对参数的变化比较敏感.该模型可以指导四重介质稠油油藏试井资料的解释与研究.

低渗透油藏渗透率极低,往往存在启动压力梯度,其分段压裂水平井的渗流机理复杂,影响产能的因素多.基于双重介质渗流微分方程,采用点源理论和压降叠加原理,同时考虑启动压力梯度和水力裂缝导流能力,建立了低渗透油藏水平井分段压裂半解析产能计算模型,进行了产量求解与数值反演,并结合实例进行了计算与分析.结果表明:启动压力梯度对产能影响较大,启动压力梯度越大,产量越低;水力裂缝与井筒间夹角对产量有一定影响,但不明显,夹角呈90°时产量最高;水力裂缝导流能力对初期产量有明显影响,但后期影响不大;水平井两端的水力裂缝对产量的影响大于中部的水力裂缝,应尽量在水平井两端增加压裂段数和裂缝长度;储容比和窜流系数主要影响中期产能,储容比越大,产量下降越快,窜流系数越大,产量越高.研究结果不仅深化了对低渗透油藏分段压裂水平井渗流规律的认识,而且对水平井分段压裂的优化设计提供了重要指导与建议.

大牛地气田盒1层属于低孔低渗致密气藏,主要采用裸眼封隔器分段压裂工艺进行压裂投产,取得了较好的改造效果.为了充分动用低品位气藏储量,该气田进行了水平井分段多簇压裂工艺试验探索.通过建立水平井分段多簇压裂产能模型,利用Eclipse数值模拟软件分析了影响水平井产能的地质因素及裂缝因素,同时利用正交试验设计方法对产能影响因素进行权重分析,明确了主要影响因素,进而对压裂裂缝设计参数进行了优化.现场应用效果显示分段多簇压裂工艺能够显著提高单井产量.

三线性流模型是目前求解多段压裂水平井试井模型的常用方法之一.采用正交试验,极差分析法和方差分析法,分析了裂缝半长,内区宽度,储层半长,无因次裂缝导流能力,内区渗透率对三线性流模型与数值模型压力及压力导数双对数曲线拟合的影响.研究表明,影响两种模型压力及压力导数双对数曲线拟合程度的排序为:无因次裂缝导流能力(F_CD)>内区渗透率(k_I)>裂缝半长(x_f)>储层半长(x_e)>内区宽度(y_e).无因次裂缝导流能力对两种模型压力特征曲线的拟合有显著影响,当无因次裂缝导流能力小于1时,曲线拟合效果差,线性流模型不适用;当无因次裂缝导流能力大于1时,曲线拟合效果较好,线性流模型适用.

为了探讨多方向见水井控水的技术对策,有必要弄清油藏多方向见水规律,认识多轮次调剖技术的调剖机理.实验通过设计制作平面裂缝—基质可视化模型,模型为一注三采,不同注采端口之间的渗透率不同,研究在裂缝—基质条件下凝胶的运移特征及封堵机理,后续水驱的液流改向,残余油的分布特征;通过不等渗透率并联填砂管岩心流动实验,模拟油藏的层间非均质性,对单次调剖和多级调剖操作的实验数据进行对比.实验结果发现对于裂缝性油藏,多轮次调剖可以充分发挥协同作用提高调剖效果,能使裂缝渗流通道得到有效封堵,具有良好的促进后续流体转向的作用,且调剖效果存在逐次递减现象;多轮次调剖技术较单次调剖技术能更好适用于裂缝性地质构造的调剖施工作业,起到更好的缓解层间矛盾的作用.

应用钻井取心资料,岩石薄片,铸体薄片,扫描电镜及测录井资料,同时结合分析化验数据,对冷湖地区古近系储层的成岩作用特征及其对储层孔隙的影响进行了细致研究.结果表明:冷湖地区古近系储层成熟度较低,储层中原生孔隙,次生孔隙和微裂缝均有发育,储层物性较差;成岩作用类型多样,对储层物性影响较大的主要为压实作用,胶结作用和溶蚀作用,其中压实作用是破坏储层物性的最根本原因.研究区储层整体因压实作用造成的孔隙度损失平均达21.65 %,胶结作用是使储层物性进一步减少的重要因素,造成孔隙损失平均达3.34 %,溶蚀作用是储层增孔的重要途径,但由于溶蚀流体的缺乏使其贡献有限,增孔约为2.26 %.储层物性与成熟度成正相关性,与埋藏深度成负相关性,表现为低成熟度和深埋藏的路乐河组(E₁₊₂)压实和胶结作用最强,储层物性最差,下干柴沟组下段(E₃ ¹)次之,成熟度最高和埋藏最浅的下干柴沟组上段(E₃ ²)储层物性最优.

煤层气藏在我国储量巨大且具有低压,低饱和,低渗透,非均质性强,储层构造复杂,煤岩易破碎的特点.水力喷射成孔工艺能够避免煤层坍塌,消除常规射孔所导致的压实效应,破碎煤岩改善储层的渗透性.通过大尺寸物理模型实验研究得出喷嘴直径变大且孔径增加,磨料浓度升高孔径增加但孔深先增加后减小,泵压升高孔深增加.筛选出一组泵压25 MPa,喷嘴直径4 mm,磨料浓度6.6 %的作业参数,对现场施工的参数设计有指导作用.

页岩气藏开发递减规律有Arps模型,SEPD模型,Duong模型以及它们之间的组合模型等.Arps递减规律是气井产量递减分析的主要方法.递减规律模型的选择主要有两种方法:第一种是单一的转化为线性关系,利用线性回归,选择相关系数高的作为分析方法.第二种组合递减模型,可以组合成多种模型,主要利用非线性回归,选择相关系数高的作为分析方法.提出一种新的选择产量递减分析方法,利用各种递减规律的线性组合,分析每种递减规律与实际生产数据的关联程度,根据关联程度的高低排序选择递减分析方法,该方法通过实际生产数据分析,生产数据拟合精度高,为递减分析方法选择提供依据.

页岩气井钻探过程中获取高质量的岩心样本是进行储层评价的重要前提.针对我国南方页岩气井目的层取心进尺长,收获率低和常规取心工艺效率差等难题,在分析取心层位地质特点的基础上,开展了取心工具,取心钻头,取心参数及取心工艺等方面的优化和改进.通过多口页岩气井牛蹄塘和龙马溪组的取心实践,平均取心收获率大于98 %,最高机械钻速达到9 m/h.现场应用表明,该技术能有效提高取心收获率和机械钻速,成功解决了页岩气井中取心施工存在的各种问题,同时也为页岩气井的后期开发提供了重要支持.