页岩气藏储层损害机理研究

论文摘要

随着国民经济的快速持续稳定发展和工业化、城镇化、现代化进程的加快,2009年,中国原油进口依存度首次超过警戒线50%,国家能源安全风险加剧。为进一步缓解我国油气的供需矛盾,非常规气包括煤层气、页岩气和致密砂岩气,成为常规能源的补充和重要的接替能源。中国的页岩气藏资源丰富,仅四川盆地页岩气资源量达6.8万亿～8.5万亿立方米。国内几大石油公司在南方扬子地区进行页岩气开发先导试验,主要采用过平衡钻直井和水力加砂压裂方式进行试验,未见大的突破。其中一个很重要的原因是钻井与压裂过程存在储层损害,导致气体渗透率降低。研究页岩气的勘探开发过程中储层损害机理和与之对应的储层保护技术,对提高页岩气单井产能和改善整个页岩气勘探开发形势具有重要意义。本文以川东和川西须家河组页岩为例,剖析了页岩的成岩作用,研究了页岩气的成藏机理、储集空间、孔渗特征、流体赋存机理、潜在损害因素和液相侵入规律。通过SEM、XRD、体显微镜和比表面实验,分析了页岩的孔隙裂缝特征和矿物成分。川渝地区页岩储层存在微孔微裂缝,全岩矿物组成以石英为主,川西样品多含有碳酸盐岩,而川东部分样品碳酸盐岩含量很低甚至为零。粘土矿物以伊利石为主,蒙脱石和伊/蒙混层含量较低。研究表明,页岩储层主要损害特征为液相侵入引发的水锁效应和微裂缝在外力作用下闭合后不易恢复的应力敏感性。针对液相侵入损害分析了过平衡、近平衡和欠平衡条件下的液相侵入机理。在理论研究基础上,对页岩液相侵入规律建立了数学模型。对不同压差条件和不同时间点的液相侵入进行了渗流空间、压力场和渗流场的多物理场耦合仿真分析。结果表明,随压差和时间的增加,液相侵入程度越来越深,侵入的水会沿裂缝表面形成强水锁损害区,这种液相侵入损害是不可逆的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 第2章 页岩气藏地质特征研究
• 2.1 页岩定义
• 2.2 成藏机理
• 2.2.1 成岩作用
• 2.2.2 成藏过程
• 2.3 储集空间特征及孔渗特征
• 2.3.1 孔隙特征
• 2.3.2 裂缝特征
• 2.3.3 比表面
• 2.3.4 孔隙度和渗透率
• 2.4 流体赋存特征
• 2.4.1 气体赋存机理
• 2.4.2 水的赋存机理
• 2.4.3 饱和度
• 2.5 温度压力特征
• 第3章 页岩气藏潜在损害特征分析
• 3.1 潜在损害因素
• 3.2 液相侵入分析
• 3.2.1 水锁损害
• 3.2.2 敏感性损害
• 3.3 固相侵入分析
• 3.4 应力敏感性分析
• 第4章 液相侵入规律研究
• 4.1 液相侵入机理
• 4.1.1 过平衡条件下的侵入
• 4.1.2 近平衡条件下的侵入
• 4.1.3 欠平衡条件下的自吸效应
• 4.2 液相侵入模型
• 4.2.1 建模思路
• 4.2.2 模型假设
• 4.2.3 基块流动方程
• 4.2.4 裂缝流动方程
• 4.3 有限元仿真
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果