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海洋CO_(2)地质封存研究进展与发展趋势 被引量：2
1
作者 赵金洲 郑建超 +2 位作者 任岚 林然 周博 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2024年第1期1-13,共13页
CO_(2)捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO_(2)地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO_(2)地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO_(2)地质封存的发展历程为基础,结合典型CO_(2)海洋封... CO_(2)捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO_(2)地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO_(2)地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO_(2)地质封存的发展历程为基础,结合典型CO_(2)海洋封存示范项目案例,系统梳理了国内外海洋CO_(2)地质封存理论研究进展,分析了CO_(2)在井筒流动、相变与传热、CO_(2)流体运移与储层物性参数展布规律、海洋地质封存机制及封存潜力、地质封存盖层完整性及安全性评估等方面的研究现状。认识到中国目前对海底地质结构中CO_(2)注入过程的多相态转化、溶解、捕获传质特征及动力学特性认识尚浅,对海洋封存机制及不同封存机制之间的相互作用机理尚不明确,未来应开展海洋CO_(2)动态地质封存空间重构机制研究,解决地质封存相态转化及流体动态迁移机理等关键科学问题,揭示海洋CO_(2)地质封存机制的相互作用机理,形成适用于中国海洋地质封存CO_(2)高效注入和增效封存方法。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 海洋 CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS) 双碳 碳中和
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页岩气老井重复压裂时机优化方法
2
作者 王强 赵金洲 +2 位作者 胡永全 李勇明 王玉丰 《石油勘探与开发》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期190-198,共9页
基于多孔介质弹性理论、嵌入式离散裂缝模型及有限体积法,考虑页岩气微观渗流机制,建立适用于裂缝性页岩气储集层的渗流-地质力学全耦合模型,并提出了重复压裂时机优化方法,采用四川盆地涪陵页岩气井资料分析了重复压裂时机的影响因素... 基于多孔介质弹性理论、嵌入式离散裂缝模型及有限体积法,考虑页岩气微观渗流机制,建立适用于裂缝性页岩气储集层的渗流-地质力学全耦合模型,并提出了重复压裂时机优化方法,采用四川盆地涪陵页岩气井资料分析了重复压裂时机的影响因素。研究表明:受地层压力衰竭影响,最大水平主应力反转面积占总面积的百分比随时间的延长先增加后减小,且距人工裂缝越近的区域,应力反转面积百分比曲线出现峰值的时间越短,最终归零(恢复到初始状态)的时间也越短。重复压裂的最佳时间受基质渗透率、初始应力差、天然裂缝逼近角的影响:基质渗透率、初始应力差越大,应力反转面积百分比曲线出现峰值、恢复到初始状态的时间越短,采取重复压裂措施的时机越早。天然裂缝逼近角越大,裂缝附近越难发生应力反转、重复压裂最佳时间越早,人工裂缝末端以远区域越易发生应力反转、重复压裂最佳时间越晚。对于基质渗透率很小的储集层,其单井产能递减快,为保证经济性,可采取关井或注气补能等措施恢复应力,提前实施重复压裂。 展开更多
关键词 页岩气井 渗流-地质力学全耦合模型 重复压裂 时机优化 影响因素
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超临界二氧化碳与页岩相互作用机制
3
作者 李一波 陈耀旺 +3 位作者 赵金洲 王志强 魏兵 Kadet Valeriy 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1180-1194,共15页
超临界二氧化碳与页岩相互作用机制及规律对页岩油气开发非常重要。目前缺少对超临界二氧化碳注入页岩储层后页岩润湿性、孔隙度和渗透率变化规律的研究。为了明确在不同条件下经过超临界二氧化碳浸泡处理后页岩矿物成分和微观结构的变... 超临界二氧化碳与页岩相互作用机制及规律对页岩油气开发非常重要。目前缺少对超临界二氧化碳注入页岩储层后页岩润湿性、孔隙度和渗透率变化规律的研究。为了明确在不同条件下经过超临界二氧化碳浸泡处理后页岩矿物成分和微观结构的变化规律,以四川盆地龙马溪地区页岩为研究对象,对其总有机碳含量、矿物成分、表面形貌及低压N2和CO_(2) 吸附进行了测试。通过对不同浸泡时间、压力和含水条件下页岩处理前、后的物理性质和微观结构进行定量表征,研究了超临界二氧化碳对页岩孔隙度、渗透率以及润湿性的影响。研究结果表明:①随着浸泡时间和浸泡压力的增加,页岩中的黏土矿物和碳酸盐矿物(方解石和白云石)含量降低,石英含量增加,有机质含量降低明显。②扫描电镜图像显示页岩中微观孔隙结构变化受萃取作用、溶蚀作用和吸附膨胀作用共同影响。页岩中微观孔隙结构的变化导致了页岩孔隙度和渗透率的改变。页岩渗透率变化受到黏土矿物、碳酸盐矿物和有机质含量的影响。③超临界二氧化碳浸泡处理后页岩的润湿性发生改变,随着浸泡时间和压力的增加,页岩-水接触角增大,页岩的润湿性由强水湿转变为弱水湿和中等润湿。 展开更多
关键词 溶蚀 萃取 渗透率 润湿性 超临界二氧化碳 页岩 四川盆地
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深层页岩气井拉链式压裂裂缝扩展及窜通规律
4
作者 王强 王玉丰 +3 位作者 胡永全 赵金洲 宋毅 沈骋 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1141-1149,共9页
针对深层页岩气井工厂开发模式下拉链式压裂裂缝扩展及窜扰规律认识不清的问题,基于有限元-离散元方法,建立了考虑天然裂缝带影响的拉链式压裂裂缝扩展流-固耦合模型,采用实验数据与现场监测压力涨幅数据验证了模型的可靠性,并以川南深... 针对深层页岩气井工厂开发模式下拉链式压裂裂缝扩展及窜扰规律认识不清的问题,基于有限元-离散元方法,建立了考虑天然裂缝带影响的拉链式压裂裂缝扩展流-固耦合模型,采用实验数据与现场监测压力涨幅数据验证了模型的可靠性,并以川南深层页岩气储层为例,研究了不同特征天然裂缝带影响下压裂裂缝的扩展及窜扰规律。结果表明:大逼近角裂缝带对压裂裂缝正向扩展及井间窜通具有阻挡作用,停泵期间水力裂缝在净压力驱动下存在继续扩展行为;高应力差下,随裂缝带逼近角增加,响应井压力涨幅、压裂裂缝总长度分别呈先减小再增加及先增加再减小的趋势;与小逼近角裂缝带相比,大逼近角天然裂缝带发生窜通所需时间更长,窜通难度更大;响应井压力涨幅与裂缝带带宽负相关,与天然裂缝长度正相关;窜通时间、压裂裂缝总长及压裂效率则与裂缝带带宽正相关,与天然裂缝长度负相关;随布孔错位距离增加,裂缝窜通概率减小,但错位距离与响应井压力涨幅、裂缝总长度之间的规律性不明显。 展开更多
关键词 深层页岩气 拉链式压裂 有限-离散单元 天然裂缝带 裂缝扩展与窜扰规律
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用于薄层油气藏的聚丙烯酰胺全悬浮压裂液 被引量：1
5
作者 游兴鹏 王历历 +3 位作者 高杨 王世彬 李健山 赵金洲 《油田化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期10-18,共9页
基于薄层油气资源开发中控制缝高和低排量的需求,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基乙基溴化铵(DAMAB)、烷基酚聚氧乙烯醚(NP-10)等为原料,通过水溶液自由基胶束聚合法合成聚丙烯酰胺嵌段共聚物... 基于薄层油气资源开发中控制缝高和低排量的需求,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2-丙烯酰胺基乙基溴化铵(DAMAB)、烷基酚聚氧乙烯醚(NP-10)等为原料,通过水溶液自由基胶束聚合法合成聚丙烯酰胺嵌段共聚物(PMASD)。采用荧光分光光度计、流变仪和扫描电子显微镜研究了PMASD的临界缔合浓度、黏弹性和微观结构;同时,研究了PMASD压裂液的静态、动态携砂性能,并与聚丙烯酰胺滑溜水进行对比;最后,将PMASD压裂液进行了现场应用。结果表明,PMASD压裂液存在胶束结构,临界缔合浓度为0.127%。PMASD压裂液体系表现出较好的黏弹性,线性黏弹区范围为0.01~1.00 Pa,疏水缔合后强度大,抗剪切能力强。在低排量(20 L/min)的注入过程中,PMASD压裂液形成的网络结构呈无规则分布,具有很高的结构强度,可以有效携带支撑剂。PMASD压裂液的静态和动态携砂性能均较好。在砂液体积比为12%的实验条件下,PMASD质量分数≥0.25%(黏度为147 m Pa·s)时,在常温及80℃下均表现出较好的悬浮及携砂能力。相较于聚丙烯酰胺滑溜水,PMASD压裂液的携砂效果同比提高160%。在江苏油田X5-X井现场应用中,以2 m3/min的排量泵入PMASD压裂液,日产液由1.4 t增至6.5 t,日产油由0.6 t增至4.2 t,增产效果明显。全悬浮压裂液PMASD体系能满足薄层油气资源在低施工排量下有效携砂的压裂改造需求。 展开更多
关键词 聚丙烯酰胺 疏水缔合 携砂性 全悬浮压裂液 薄层油气藏
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基于融合多模态特征的深层煤岩气产量预测
6
作者 郭子熙 张舒 +6 位作者 马骉 康芸玮 李曙光 陈东 陈怡羽 陈博文 赵金洲 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期140-149,共10页
深层煤岩气生产在井型、压裂工艺、排采方式等方面显著区别于浅层煤层气,针对浅层煤层气建立的产量预测模型无法处理多元异构的深层煤岩气数据,且难以适应深层煤岩气的生产方式。为此,基于卷积自编码结合空间金字塔池化提取深层煤岩气... 深层煤岩气生产在井型、压裂工艺、排采方式等方面显著区别于浅层煤层气,针对浅层煤层气建立的产量预测模型无法处理多元异构的深层煤岩气数据,且难以适应深层煤岩气的生产方式。为此,基于卷积自编码结合空间金字塔池化提取深层煤岩气二维地质特征,采用PointNet++提取深层煤岩气缝网三维特征,拼接得到的完整数据矩阵再经近邻传播法(Affinity Propagation,AP)聚类后划分训练集和测试集,最后将注意力机制融入长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)建模,建立了预测深层煤岩气产量的深度学习新模型并通过不同算法和消融实验对比分析了新模型的泛化能力。研究结果表明:①提出的特征提取方法能够有效解决深层煤岩气数据多元异构、多尺度等问题。②对比深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)、LSTM、数值模拟、BP神经网络,融入三维特征提取及注意力机制的AP-LSTM预测产量的准确率最高。③融入三维特征提取,AP-LSTM预测产量的数据波动得到有效抑制;融入注意力机制,AP-LSTM预测产量的趋势得到改善。④基于研究区块建立的模型迁移到新的区块预测产量,仍具备较高的准确率。结论认为,缝网特征是影响深层煤岩气产量的重要因素,注意力机制有助于AP-LSTM区分自喷和抽吸,融入三维特征提取及注意力机制的AP-LSTM适应了深层煤岩气的生产方式,具有良好的普适性,能够为深层煤岩气规模化开发提供技术支撑。 展开更多
关键词 深层煤岩气 深度学习 长短时记忆网络 三维特征提取 注意力机制 产量预测
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低渗透致密储层用改性纳米驱油压裂液
7
作者 刘城成 李帅帅 +5 位作者 任强 贾飞 白叶雷 王进 王世彬 赵金洲 《油田化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期406-412,437,共8页
低渗致密油藏作为未来我国非常规油气资源勘探开发的主要新领域,是接替常规油气资源、支撑油气革命的重要力量。纳米流体在低渗致密油藏中驱油效果较好,但纳米粒子作为助剂在水溶液中易堵塞地层微纳米孔喉,纳米粒子的团聚问题一直难以... 低渗致密油藏作为未来我国非常规油气资源勘探开发的主要新领域,是接替常规油气资源、支撑油气革命的重要力量。纳米流体在低渗致密油藏中驱油效果较好,但纳米粒子作为助剂在水溶液中易堵塞地层微纳米孔喉,纳米粒子的团聚问题一直难以解决。通过水溶液引发自由基共聚法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-12-(2-丁烯酰氧基)正十二烷基-N,N,N-三甲基溴化铵(MEDDA)为底物单体,引入改性纳米SiO_(2)合成了一种改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液。借助红外光谱仪、核磁共振氢谱仪和透射电镜等方法分析表征改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液稠化剂;再将渗吸驱油实验和核磁共振技术相结合来研究改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液的驱油效果。研究结果表明,聚合物体系中的改性纳米SiO_(2)最优加量为1.5%。通过对比不同改性纳米SiO_(2)加量的改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液在饱和油岩心片表面的接触角,证明改性纳米SiO_(2)/聚合物驱油压裂液驱油效率的提升是通过改善岩石表面润湿性来实现的。相较于未添加改性纳米SiO_(2)的聚合物驱油压裂液体系,添加改性纳米SiO_(2)(1.5%)/聚合物驱油压裂液的自发渗吸效率接近40%,渗吸效率提升超过1倍。通过核磁共振成像结果也可明显看出:随着渗吸时间的延长,添加了改性纳米SiO_(2)的驱油压裂液中的岩心原油饱和度大幅降低,渗吸速度明显加快,渗吸效果显著。 展开更多
关键词 低渗致密储层 自发渗吸 纳米二氧化硅 驱油剂 稠化剂 压裂液
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CO_(2)干法压裂用支化硅氧烷及含氟聚合物类增稠剂研究现状与应用进展
8
作者 杜代军 李金涛 +2 位作者 蒲万芬 赵金洲 熊颖 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期62-72,共11页
近年来,CO_(2)干法压裂技术作为一种新型无水压裂技术已成为致密油气藏开发的重要研究方向。经调研发现,CO_(2)干法压裂技术尚未成熟,主要是因液态或超临界CO_(2)黏度低而存在滤失量大、携砂性能差等问题,需要加入增稠剂来提高CO_(2)的... 近年来,CO_(2)干法压裂技术作为一种新型无水压裂技术已成为致密油气藏开发的重要研究方向。经调研发现,CO_(2)干法压裂技术尚未成熟,主要是因液态或超临界CO_(2)黏度低而存在滤失量大、携砂性能差等问题,需要加入增稠剂来提高CO_(2)的黏度。针对硅氧烷类增稠剂需借助大量助溶剂、其他增稠剂而增稠效果不理想、温度压力适应性差等问题,从增稠机理和增稠特性两方面概述了目前支化硅氧烷类(不使用或少量使用助溶剂)及含氟类增稠剂CO_(2)压裂液增稠剂的研究进展,并在增稠特性部分综述了这两类增稠剂的结构特征和性能特点。其次,对国内相关液态CO_(2)和超临界CO_(2)干法压裂技术现场应用进行综述。最后,分别从增稠机理、增稠性能和现场应用方面对干法压裂CO_(2)增稠剂及其压裂液体系未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 干法压裂 超临界CO_(2) 增稠剂 压裂液
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基于缝网导流有效性评价的深层页岩气压裂支撑剂优化设计 被引量：7
9
作者 任岚 胡哲瑜 +5 位作者 赵金洲 林然 胡东风 李真祥 吴建军 彭思瑞 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2023年第3期148-157,共10页
深层页岩气储层埋藏深、温度高、地层应力大、岩石塑性强,导致压裂缝网复杂度低,缝网导流能力不足,极大影响了深层页岩气储层的压裂效果。评价深层页岩气压裂缝网的有效性,可以指导深层页岩气储层通过高效地压裂改造获得稳定高产的页岩... 深层页岩气储层埋藏深、温度高、地层应力大、岩石塑性强,导致压裂缝网复杂度低,缝网导流能力不足,极大影响了深层页岩气储层的压裂效果。评价深层页岩气压裂缝网的有效性,可以指导深层页岩气储层通过高效地压裂改造获得稳定高产的页岩气产能,具有重要的商业价值。基于川东南丁山地区深层页岩地质条件与裂缝导流能力实验,开展了深层页岩高闭合应力条件下裂缝导流有效性评价。结果表明:随着闭合应力的增大,自支撑裂缝与支撑裂缝导流能力呈快速递减的趋势,当闭合应力达到55 MPa时,自支撑裂缝的导流能力仅为0.1μm^(2)·cm,反映了深层条件下剪切裂缝难以满足流体流动的现状;在铺砂条件下,当闭合应力大于69 MPa时,粒径为40/70目的陶粒可有效满足主裂缝的导流要求,粒径为70/120目的陶粒与石英砂均可达到分支裂缝的导流要求;同时定量计算了满足主裂缝与分支裂缝导流要求的最低铺砂浓度,并绘制了不同类型、粒径的支撑剂用量设计图版。研究成果为深层页岩气储层压裂的支撑剂选择与优化提供了技术参考。 展开更多
关键词 深层页岩气 复杂缝网 裂缝有效性 铺砂浓度 导流能力
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深层页岩气断层属性对压裂缝网的影响 被引量：2
10
作者 任岚 于志豪 +4 位作者 赵金洲 林然 吴建发 宋毅 吴建军 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期95-100,共6页
深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应... 深层页岩地层断层较为发育,附近地应力场呈现非均匀分布,水力压裂产生的裂缝可能出现非平面、非对称、非规则延伸行为,进而影响压裂缝网体积。针对该问题,以川南区块Y101井区实际断层为例,构建了深层页岩气复杂构造内断层附近非均匀应力场表征模型与压裂缝网扩展模型,分析了断层特征参数对地应力的影响,并定量研究了断层类型、断距、长度、高度、走向、倾角和距离对压裂缝网体积的影响。结果表明:断层的断距、长度和高度越大,地应力偏转角和地应力差越大,压裂缝网体积越小;断层的倾角和远离断层的距离越大,地应力偏转角和地应力差越小,压裂缝网体积越大;断层的走向越大,地应力偏转角越大,地应力差越小,压裂缝网体积越大。断层参数对缝网体积的影响程度由大到小依次为倾角、走向、断距、距离、高度、长度。该研究可为深层页岩复杂构造下的缝网压裂优化设计提供理论依据。 展开更多
关键词 深层页岩 断层 非均匀应力场 压裂缝网 地应力差
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基于能量演化的超深层高温页岩脆性评价方法 被引量：2
11
作者 任岚 蒋豪 +2 位作者 赵金洲 林然 王振华 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期148-156,共9页
深层/超深层页岩气是未来勘探开发重点攻关对象。目前川东南某页岩气井的最大钻探垂深已达6600 m,地层温度高达180℃。为揭示高温页岩力学性质及脆性特征,以该井垂深为5942.34~5951.75 m的龙马溪五峰组真实岩心开展180℃实时高温三轴压... 深层/超深层页岩气是未来勘探开发重点攻关对象。目前川东南某页岩气井的最大钻探垂深已达6600 m,地层温度高达180℃。为揭示高温页岩力学性质及脆性特征,以该井垂深为5942.34~5951.75 m的龙马溪五峰组真实岩心开展180℃实时高温三轴压缩实验,提出了基于矿物组分权重的能量演化脆性评价方法,并以此评价其脆性。该方法同时考虑岩石矿物组分和破坏过程中的能量演化,能更准确地定量评价高温岩石脆性。结果表明:页岩抗压强度随温度/围压的增加而增加,弹性模量、泊松比受温度/围压的影响较小;破坏模式随围压的增加由脆性张剪性贯穿多裂纹破坏向脆塑性单裂纹剪切破坏转变;计算得到该超深页岩层段脆性指数高,表明其具备形成复杂缝网的物质基础。 展开更多
关键词 超深层页岩 实时高温 三轴压缩 力学特性 脆性评价
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碳酸溶蚀对致密砂岩储层流动特征的影响——以鄂尔多斯盆地长6致密砂岩为例 被引量：1
12
作者 任岚 于志豪 +4 位作者 赵金洲 林然 吴建发 宋毅 谢孟珂 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2023年第2期50-58,共9页
CO_(2)吞吐是一种提高致密油藏采收率的有效方法,然而由于注入的CO_(2)与地层水接触形成的碳酸与岩石矿物发生了溶蚀作用,从而改变了储层的流动特性。为了探讨碳酸溶蚀对储层流动特征的影响,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6段野外露头致... CO_(2)吞吐是一种提高致密油藏采收率的有效方法,然而由于注入的CO_(2)与地层水接触形成的碳酸与岩石矿物发生了溶蚀作用,从而改变了储层的流动特性。为了探讨碳酸溶蚀对储层流动特征的影响,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6段野外露头致密砂岩为研究对象,开展了岩心流动实验,通过测量CO_(2)在地层水中的溶解度,对比了碳酸溶蚀前后致密砂岩的孔隙度、可动孔喉下限、液相渗透率、矿物组成和微观形貌。结果表明:溶蚀作用提高了孔隙度和液相渗透率,使流体流动能力增强;溶蚀后致密砂岩的可动孔喉下限减小,降低了束缚水饱和度;方解石、白云石和长石是主要的溶蚀矿物,溶蚀后岩心的溶蚀孔明显增多;压力越大CO_(2)在地层水中的溶解度越大,碳酸的酸性越强,矿物溶蚀程度越大;温度越高,溶蚀作用越弱。研究成果明确了碳酸溶蚀作用对致密砂岩储层流动特征的影响规律,为致密油藏CO_(2)吞吐技术应用提供借鉴。 展开更多
关键词 致密砂岩 CO_(2) 溶蚀作用 孔隙度 可动孔喉下限 液相渗透率
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深层页岩气水平井多级双暂堵压裂关键工艺优化 被引量：4
13
作者 蒋廷学 王海涛 +5 位作者 赵金洲 左罗 卞晓冰 李双明 肖博 任岚 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期100-108,共9页
目前深层页岩气储层压裂缝网复杂程度普遍偏低,多簇裂缝非均衡起裂延伸现象普遍,在一定程度上制约了页岩气的规模效益开发。为此,从多级双暂堵角度入手,提出了一种“长段差异化极限布缝+多级双暂堵”的新工艺,并建立了暂堵球暂堵参数优... 目前深层页岩气储层压裂缝网复杂程度普遍偏低,多簇裂缝非均衡起裂延伸现象普遍,在一定程度上制约了页岩气的规模效益开发。为此,从多级双暂堵角度入手,提出了一种“长段差异化极限布缝+多级双暂堵”的新工艺,并建立了暂堵球暂堵参数优化模型,分析了暂堵剂运移及封堵规律,研究了缝内暂堵暂堵剂参数优化以及簇间暂堵工艺优化和暂堵有效性识别。研究结果表明:①压裂液黏度与密度、暂堵球密度与粒径及射孔孔眼直径是缝口暂堵优化的关键性参数,采用不同密度、不同粒径的暂堵球组合,多次投球并配合变参数射孔,非均匀布酸及变排量注入措施可提高暂堵球暂堵效果;②应力差、天然裂缝密度是暂堵剂暂堵时机及次数优化的关键因素,提高排量和压裂液黏度、降低暂堵剂粒径及注入浓度利于提高缝内暂堵效果;③经过川东南地区深层页岩气现场应用,采用该新工艺的试验井平均单井压裂费用可降低约15%,取得了良好的经济效益。结论认为,基于多级双暂堵技术形成的“长段差异化极限布缝+多级双暂堵”工艺技术试验效果较好,有利于推动深层页岩气水平井压裂由“多段少簇”压裂模式转变为“少段多簇”压裂模式,对深层超深层页岩气的规模效益开发具有重要的借鉴和指导意义。 展开更多
关键词 深层页岩气 多级压裂 少段多簇 降本增效 双暂堵 暂堵球 暂堵剂
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陆相页岩储层水力裂缝穿层扩展规律 被引量：5
14
作者 赵彦昕 许文俊 +2 位作者 王雷 张光明 赵金洲 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第1期76-84,共9页
陆相页岩储层垂向非均质性强,层间岩性与应力差异大,层间弱界面发育,水力裂缝穿层扩展困难,导致压裂改造效果不佳。基于有限元+黏聚力单元法建立了陆相页岩水力裂缝穿层扩展流固耦合模型,与解析解和室内实验结果对比验证了模型的准确性... 陆相页岩储层垂向非均质性强,层间岩性与应力差异大,层间弱界面发育,水力裂缝穿层扩展困难,导致压裂改造效果不佳。基于有限元+黏聚力单元法建立了陆相页岩水力裂缝穿层扩展流固耦合模型,与解析解和室内实验结果对比验证了模型的准确性。基于此模型,采用单因素和正交实验分析法开展算例研究,揭示了各项地质与工程参数对陆相页岩储层水力裂缝穿层扩展行为的控制机理与影响规律。研究结果表明,层间界面剪切滑移改变水力裂缝垂向扩展路径,限制缝高增长;水力裂缝宽度较大,削弱缝高扩展能力。高层间界面胶结强度、高垂向应力差、低层间应力差、低抗拉强度差、低弹性模量差、高压裂液黏度、高注入排量,有利于水力裂缝实现穿层扩展,各因素影响程度的主次顺序为层间界面胶结强度>层间应力差/抗拉强度差>压裂液黏度/注入排量>垂向应力差>弹性模量差。研究成果进一步完善了陆相页岩储层水力压裂穿层扩展基础理论,为陆相页岩储层水力压裂选井、选层和施工方案优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 陆相页岩 水力压裂 穿层扩展 数值模拟 工程应用
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基于孔隙网络模型的非牛顿流体驱替模式研究
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作者 杨鑫 李星甫 +5 位作者 唐雁冰 李闽 Bernabe Yves 李晨曦 赵金洲 杜翔宇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期5157-5172,共16页
本文提出了一种考虑了流体可压缩性与非牛顿流体剪切流变性的非稳态孔隙网络模型,用以研究非混相驱替中的毛管指进、黏性指进和两者之间的过渡区这三种不同的驱替模式.通过在孔隙网络模型中饱和非牛顿流体,研究不同注入毛管数和不同黏... 本文提出了一种考虑了流体可压缩性与非牛顿流体剪切流变性的非稳态孔隙网络模型,用以研究非混相驱替中的毛管指进、黏性指进和两者之间的过渡区这三种不同的驱替模式.通过在孔隙网络模型中饱和非牛顿流体,研究不同注入毛管数和不同黏度比情况下的注水驱替模式.结果表明,非稳态孔隙网络模型可以模拟再现三种不同的流体驱替模式,并提出特征前缘流量用于区分三种驱替模式.毛管指进的入口压力的相对波动较大且手指的无序生长会抑制前缘的移动速度,因此特征前缘流量变化较小.黏性指进会抑制指进横向生长和向入口方向的流动,入口压力在突破时快速降低.在过渡区,驱替流体倾向于占据由更大半径孔喉组成的少量路径,并以更大的特征流量向出口处快速突破,导致更细的手指与较低的驱替效率.本文还对比了被驱替相为牛顿流体时的情况.结果表明,剪切流变性会减弱被驱替相黏性阻力的影响,从而使得过渡区的范围更宽.本研究有助于更好地研究复杂流体间黏性力与毛管力对驱替模式的影响,对于提高油气采收率和二氧化碳地质封存效率具有现实意义. 展开更多
关键词 非牛顿流体 毛管指进 黏性指进 孔隙网络模型
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中国页岩气压裂十年:回顾与展望 被引量：87
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作者 赵金洲 任岚 +19 位作者 蒋廷学 胡东风 吴雷泽 吴建发 尹丛彬 李勇明 胡永全 林然 李小刚 彭瑀 沈骋 陈曦宇 尹庆 贾长贵 宋毅 王海涛 李远照 吴建军 曾斌 杜林麟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期121-142,共22页
我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。... 我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。为了助推我国页岩气产量实现新的跃升,在梳理中美两国页岩气压裂技术发展进程的基础上,全面回顾了我国在页岩气压裂基础理论与优化设计方法、液体体系、压裂工具及工艺技术方面的发展历程与进展现状,总结了压裂甜点识别、缝网扩展模拟与调控、岩体水化与返排控制、缝网体积评价表征等基础理论与优化方法的研究成果;论述了滑溜水压裂液体系、少水或无水新型压裂液的研制与应用;评价了可钻复合桥塞、可溶性桥塞、大通径桥塞和套管固井滑套等分段压裂工具的发展与自主研发水平;阐述了现场工艺技术的实施状况,包括早期实施的常规分段分簇压裂到目前的“密簇”压裂、暂堵压裂等。在此基础上,系统分析了目前我国页岩气压裂技术面临的挑战,展望了相关技术的发展方向。结论认为,我国需要持续开展适合于国内深层—超深层海相页岩气、陆相—海陆过渡相页岩气的压裂理论与技术方法攻关研究,以支撑和助推未来我国页岩气高效开发。 展开更多
关键词 中国 页岩气 缝网压裂 压裂理论 压裂技术 液体与工具 深层—超深层海相页岩气 陆相—海陆过渡相页岩气
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天然裂缝影响下的复杂压裂裂缝网络模拟 被引量：57
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作者 赵金洲 李勇明 +2 位作者 王松 江有适 张烈辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期68-73,共6页
水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上... 水力压裂缝与页岩储层中的天然裂缝沟通后,多因素影响下的起裂与延伸变化规律将决定裂缝网络的几何尺寸及复杂程度。根据断裂力学基础理论,引入裂缝起裂与延伸判定准则来研究裂缝延伸过程中角度变化趋势及延伸压力影响因素。在此基础上建立页岩气压裂复杂裂缝数学模型,分析不同岩石力学参数、地应力分布、裂缝物性参数以及施工参数对裂缝网络形态的影响。求解过程中以等压力梯度值划分裂缝延伸方向上的计算节点,能在迭代拟合流量分布之前显式求解裂缝几何参数,加快求解速度;将起裂与延伸准则作为分支缝扩展依据,能避免常规拟三维裂缝模拟中对缝长延伸的拟合,减少迭代次数。模拟结果表明,优选天然裂缝发育、地应力差较小的储层是形成缝网的充分条件;通过暂堵、转向等方式保持较高的缝内压力有利于分支缝以较大的曲率半径延伸更远的距离,扩大增产作用区域;模拟得到的缝网形态能够与现场微地震测试数据点的存在范围、分布密度实现较好地吻合,佐证了上述模型的准确性。 展开更多
关键词 页岩气 水力压裂 起裂与延伸准则 延伸角 延伸压力 裂缝网络 复杂裂缝模型
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页岩气储层缝网压裂理论与技术研究新进展 被引量：84
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作者 赵金洲 任岚 +1 位作者 沈骋 李勇明 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1-14,共14页
为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制... 为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制等方面的理论新进展,主要包括:页岩脆性从建立矿物、力学的半定量门限值测定发展到整合了岩石组分、弹性力学、天然裂缝发育特征的综合评价;缝网扩展从定向延伸理论发展到随机天然裂缝分布下的缝网形成模拟;储层改造体积从依赖微地震监测等仪器技术发展到依托于离散裂缝网络、扩展有限元的数学理论评价方法 ;压裂液从滑溜水(减阻水)和线性胶压裂液体系的泛用到少水或无水等新型压裂液的研制与应用。在此基础上,指出了页岩气储层缝网可压裂性综合评价、深层页岩气压裂、页岩气压裂施工曲线诊断、页岩气重复压裂理论、新型压裂液体系研制及其返排控制等理论和技术所面临的挑战,并预测了相关技术的发展趋势,以期为我国后续页岩气高效开发提供理论与技术指导。 展开更多
关键词 中国 页岩气 储集层 缝网压裂 可压性 缝网扩展 改造体积 压裂液 研究进展
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水平井分段多簇压裂模拟分析及射孔优化 被引量：63
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作者 赵金洲 陈曦宇 +2 位作者 李勇明 付斌 许文俊 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期117-124,共8页
针对缝间应力干扰造成的段内各裂缝非均匀延伸问题,建立综合考虑应力干扰、流固耦合、多裂缝流量分配的分段多簇压裂裂缝动态延伸数值模型。基于建立的数值模型,研究了射孔孔眼摩阻、射孔簇间距、储集层岩石弹性模量、压裂液黏度对多条... 针对缝间应力干扰造成的段内各裂缝非均匀延伸问题,建立综合考虑应力干扰、流固耦合、多裂缝流量分配的分段多簇压裂裂缝动态延伸数值模型。基于建立的数值模型,研究了射孔孔眼摩阻、射孔簇间距、储集层岩石弹性模量、压裂液黏度对多条水力裂缝延伸形态的影响。模拟结果表明,考虑射孔孔眼摩阻时裂缝发育较为均衡;随着簇间距缩小、岩石弹性模量或压裂液黏度增大,应力干扰增大,导致部分裂缝缝宽变窄而减少进液,加剧了段内各裂缝的非均匀延伸。合理的孔眼摩阻能够有效促进多裂缝均匀延伸,为此提出了简便的射孔孔眼摩阻优化计算方法。通过估算压裂过程中缝间诱导应力值,定量计算出维持压裂段内裂缝均匀延伸所需的孔眼摩擦系数,并以此优选合理的射孔工程参数。采用射孔摩阻优化方法对1口水平井射孔参数进行计算,数值模拟结果及现场压裂效果显示,优化后的射孔参数能够有效维持各裂缝均衡发育。 展开更多
关键词 水平井 多簇压裂 裂缝延伸 孔眼摩阻 射孔优化 数值模拟
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考虑页岩储层微观渗流的压裂产能数值模拟 被引量：29
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作者 赵金洲 李志强 +1 位作者 胡永全 任岚 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期53-58,共6页
考虑页岩微观渗流特征下的产能评价方法有利于提高压后动态分析的准确性和可靠性。压裂改造后页岩储层中,页岩气将在纳米孔隙中通过解吸附、扩散和滑脱流进入天然裂缝,再由天然裂缝流向人工裂缝,常规的产能评价数学模型已无法进行刻画... 考虑页岩微观渗流特征下的产能评价方法有利于提高压后动态分析的准确性和可靠性。压裂改造后页岩储层中,页岩气将在纳米孔隙中通过解吸附、扩散和滑脱流进入天然裂缝,再由天然裂缝流向人工裂缝,常规的产能评价数学模型已无法进行刻画和描述。为此,在考虑页岩气生产过程中基岩纳米孔隙中Knudsen扩散、滑脱流、吸附解吸微观流动特征,天然裂缝应力敏感以及人工裂缝非达西流效应基础上,基于双重介质模型,人工裂缝考虑为离散裂缝,建立了页岩储层基质—天然裂缝—人工裂缝的渗流数学模型,并给出了数值解法。模拟分析了页岩水平井压裂裂缝与储层参数对生产动态的影响。研究表明:吸附解吸效应、Knudsen扩散与滑脱流、天然裂缝渗透率、应力敏感系数、裂缝导流能力、裂缝半长与压裂段数对页岩气井生产具有重要影响。该研究为完善页岩气渗流理论,建立适合页岩气的动态评价模型,准确评价页岩气产能具有重要意义。 展开更多
关键词 页岩气 生产能力 水力压裂 微观渗流 扩散 吸附 解吸 双重介质 数学模型
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