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页岩气层自支撑裂缝气−水流动规律试验研究
1
作者 杨学锋 常程 +3 位作者 程秋洋 谢维扬 胡浩然 张振宇 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期132-148,共17页
为探究页岩气层自支撑裂缝气−水流动规律,以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,开展了不同围压作用下页岩垂直和平行层理自支撑裂缝的气−水两相渗流试验。试验结果表明:页岩裂缝表面凸起高度呈高斯分布,随着自支撑裂缝表面凸起数量及高度... 为探究页岩气层自支撑裂缝气−水流动规律,以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,开展了不同围压作用下页岩垂直和平行层理自支撑裂缝的气−水两相渗流试验。试验结果表明:页岩裂缝表面凸起高度呈高斯分布,随着自支撑裂缝表面凸起数量及高度的增加,等效缝宽和气/水绝对渗透率呈增加趋势;垂直层理裂缝表面粗糙程度高于平行层理裂缝,导致垂直层理裂缝导流能力普遍高于平行层理裂缝;相较于拉张型裂缝,垂直层理剪切型裂缝绝对渗透率升高了3~10倍,平行层理剪切型裂缝绝对渗透率升高了2~4倍;水相流体相对渗透率与水相分流量正相关,水相分流量较高时,水相受到围压以及裂缝表面形貌的影响明显高于气相,裂缝等渗点相对渗透率随着围压升高而降低,随着粗糙度升高而降低。相较于拉张型裂缝,剪切型裂缝内相间阻力降低,水相相对渗透率相较气相升高更加明显,等渗点水相分流量未发生明显变化,垂直层理剪切型裂缝等渗点相对渗透率升高1.39~1.71倍,平行层理剪切型裂缝等渗点相对渗透率升高1.02~1.39倍。研究认识对于指导考虑自支撑缝网导流能力保护的页岩气井控压生产制度优化具有重要意义。 展开更多
关键词 页岩 自支撑裂缝 气−水流动 表面粗糙度 相对渗透率
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页岩气层水-岩作用机理、特征及意义 被引量：1
2
作者 程秋洋 杨洪志 +5 位作者 游利军 康毅力 常程 谢维扬 贾钠 唐雪峰 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期96-108,共13页
页岩气效益开发依赖水平井分段水力压裂技术,然而水基钻井液、碱性油基钻井液、滑溜水压裂液、前置酸液和氧化性破胶液与页岩发生水-岩作用,潜在影响着钻井过程井壁稳定、压裂改造效果、压后闷井及返排效果。通过系统综述国内外页岩气层... 页岩气效益开发依赖水平井分段水力压裂技术,然而水基钻井液、碱性油基钻井液、滑溜水压裂液、前置酸液和氧化性破胶液与页岩发生水-岩作用,潜在影响着钻井过程井壁稳定、压裂改造效果、压后闷井及返排效果。通过系统综述国内外页岩气层水-岩作用机理、水-岩作用下页岩组构响应特征,讨论了水-岩作用对页岩气开发的意义。综述认为,页岩富含水敏性组分黏土矿物等、酸敏性组分碳酸盐矿物、碱敏性组分石英等和氧敏性组分有机质和黄铁矿;页岩矿物组分水解程度极低,但黏土矿物水化膨胀、促缝现象突出;页岩孔隙和裂缝的分布均与化学不稳定组分石英、碳酸盐矿物、有机质和黏土矿物密切相关,化学溶蚀包括酸化溶蚀、碱液侵蚀和氧化溶蚀;水-岩作用下页岩组分溶蚀,诱发孔缝溶扩并劣化岩石力学性质。研究指出,推动工作液配方优化,攻关应用氧化性酸液和氧化性压裂液,有利于提高压裂造缝效果和促进吸附气产出,提高气层采收率;基于闷井压降曲线拐点确定最长闷井时间,构建考虑缝网导流能力保护的控压生产制度,有利于指导气井生产全过程合理控压,延长稳产期,提高单井产量。 展开更多
关键词 页岩气层 水力压裂 工作液 水-岩作用 氧化 闷井 控压生产
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页岩裂缝网络水相自吸试验 被引量：10
3
作者 游利军 程秋洋 +2 位作者 康毅力 田键 杨斌 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期82-89,共8页
水平井分段压裂形成的裂缝网络使页岩气藏经济开发,但也为压裂液大量滤失和进入页岩基块深部提供了通道和途径,削弱了压裂改造效果。开展页岩基块、单一裂缝、"T"型裂缝网络水相自吸试验,并与致密砂岩水相自吸试验进行对比分... 水平井分段压裂形成的裂缝网络使页岩气藏经济开发,但也为压裂液大量滤失和进入页岩基块深部提供了通道和途径,削弱了压裂改造效果。开展页岩基块、单一裂缝、"T"型裂缝网络水相自吸试验,并与致密砂岩水相自吸试验进行对比分析。结果表明:与单一基块、裂缝相比,页岩裂缝网络在增大水相赋存空间的同时,也为裂缝-基块间自吸创造有利供给条件,增加了水相自吸侵入深度;致密砂岩水相自吸呈现活塞式均匀推进,且未产生新裂缝,而页岩水相自吸优先沿页理发生,因侵入流体与页岩发生水-岩作用萌生页理缝,进一步增加页岩缝网密度,扩大水相自吸范围。通过优选压裂液配方,利用滞留压裂液与页岩相互作用,发挥滞留压裂液对储层缝网的积极改造作用,可以达到改善页岩储层渗流通道、强化页岩气解吸-扩散-渗流传质能力的目的。 展开更多
关键词 页岩气藏 裂缝网络 压裂液 毛管自吸 水-岩作用
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考虑氧化作用的富有机质页岩吸附水量 被引量：5
4
作者 游利军 徐洁明 +2 位作者 康毅力 程秋洋 周洋 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期106-116,共11页
页岩气井大型水力压裂后压裂液返排率普遍较低,滞留压裂液可能诱发页岩产生裂缝,但在水力裂缝与天然裂缝中占据有效气体传输通道,影响压裂效果。选取四川盆地龙马溪组典型富有机质页岩,采用填砂管与粒状页岩模拟体积改造的页岩气层,开... 页岩气井大型水力压裂后压裂液返排率普遍较低,滞留压裂液可能诱发页岩产生裂缝,但在水力裂缝与天然裂缝中占据有效气体传输通道,影响压裂效果。选取四川盆地龙马溪组典型富有机质页岩,采用填砂管与粒状页岩模拟体积改造的页岩气层,开展了蒸馏水与氧化液体积改造后页岩气层吸附水量的对比实验,明确了氧化对压裂液渗吸分散到裂缝附近基块孔隙的作用与机理。结果表明,与蒸馏水相比,氧化作用可以增强页岩渗吸分散水相作用,降低页岩孔隙空间内的自由水量,增加页岩吸附水量;富有机质页岩氧化作用消耗有机质,分解有机黏土复合体,裂缝与孔喉壁面更多的黏土矿物接触压裂液,增加黏土矿物吸附水量,降低裂缝面及基块孔隙含水饱和度,释放渗流空间。建议根据具体工程地质特征,优选氧化性流体的加入时间及用量,充分发挥滞留氧化性压裂液的造缝能力,促进压裂液渗吸分散,实现压裂液少返排或零返排,增大气体在裂缝中有效渗流通道。 展开更多
关键词 富有机质页岩 氧化 渗吸 储层损害 裂缝 零返排
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氧化溶蚀作用对页岩水相自吸的影响 被引量：3
5
作者 程秋洋 游利军 +2 位作者 康毅力 周洋 徐洁明 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期94-103,共10页
页岩气藏水力压裂需将大量含溶解氧的水基压裂液泵入地层,但返排率却普遍低于30%,分析水相自吸机理对解释压裂液滤失分布行为具有重要作用.富有机质页岩沉积于缺氧还原环境,在富氧条件下易发生氧化反应,进而影响水相自吸行为.为此,选取... 页岩气藏水力压裂需将大量含溶解氧的水基压裂液泵入地层,但返排率却普遍低于30%,分析水相自吸机理对解释压裂液滤失分布行为具有重要作用.富有机质页岩沉积于缺氧还原环境,在富氧条件下易发生氧化反应,进而影响水相自吸行为.为此,选取四川盆地龙马溪组页岩露头样品,开展大尺度岩样先后自吸蒸馏水、氧化液实验,以及基块、裂缝柱塞岩样氧化前后水相自吸对比实验.氧化液加速微裂缝扩展和新裂缝产生,促进更多可溶盐沿着裂缝析出,水相分布范围较蒸馏水更大.氧化前平行、垂直层理基块柱塞岩样自吸量分别为0.4250和0.4461 g,而氧化后增加到0.4900和0.4978 g,对应的裂缝柱塞岩样自吸量分别为0.9912和0.9500 g,氧化后增加到1.0886和1.0669 g.氧化溶蚀作用使基块柱塞岩样自吸量增长11.6%~15.3%,自吸势提高2.32%~8.26%;裂缝柱塞岩样自吸量增长9.8%~12.3%,自吸势提高22.5%~33.3%,且自吸平衡时间缩短13.68%~20.23%.氧化溶蚀作用对页岩组分的物质净移除效应,扩大了水相赋存空间的同时改善了基质孔隙半径分布、增强裂缝面水润湿性、诱发裂缝萌生与扩展对应降低自吸前缘饱和度,协同作用加速了水相扩散分布并增加了自吸距离. 展开更多
关键词 页岩气藏 压裂液 自吸 氧化溶蚀 可溶盐 水相圈闭
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氧化液作用下富有机质页岩裂缝应力敏感性 被引量：8
6
作者 游利军 程秋洋 +2 位作者 康毅力 陈强 崔佳 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期79-85,共7页
页岩中有机质和黄铁矿等还原环境沉积产物易被氧化,氧化溶蚀作用虽有利于改造页岩基质渗流通道,但对裂缝渗透率应力敏感性的影响尚不明确。将川东龙马溪组露头页岩裂缝岩样分别浸泡在蒸馏水和质量分数为15%的氧化液中,分别静置24,48和72... 页岩中有机质和黄铁矿等还原环境沉积产物易被氧化,氧化溶蚀作用虽有利于改造页岩基质渗流通道,但对裂缝渗透率应力敏感性的影响尚不明确。将川东龙马溪组露头页岩裂缝岩样分别浸泡在蒸馏水和质量分数为15%的氧化液中,分别静置24,48和72 h,取出烘干后测定其渗透率,将浸泡72 h的岩样进行应力敏感性评价及离子组成分析,利用X衍射和扫描电镜分析浸泡前、后页岩组分及结构变化。渗透率测定和应力敏感性评价结果表明:经蒸馏水浸泡的岩样渗透率提高0.42~6.15倍,应力敏感系数为0.514~0.587;经氧化液浸泡的岩样渗透率提高5.53~65.45倍,应力敏感系数为0.482~0.517。离子组成分析和X衍射测试结果显示,白云石和方解石含量大幅减小,黄铁矿甚至完全消失,而粘土矿物、石英和长石含量稳定,说明岩样裂缝面发生了选择性氧化溶蚀。岩样断面观察和扫面电镜图像揭示,氧化液沿页理和裂缝渗入,诱发裂缝萌生、扩展,改善了微纳米级孔隙,证明氧化溶蚀作用促使页岩孔缝溶扩。裂缝面矿物的选择性氧化溶蚀及其诱发的孔缝溶扩,使裂缝闭合过程中仍能保持相对较高的渗流能力,降低了应力敏感损害程度。 展开更多
关键词 页岩气层 天然裂缝 应力 敏感性 氧化液氧化溶蚀 孔缝溶扩
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氧化性入井液对富有机质页岩渗透率的影响 被引量：4
7
作者 游利军 周洋 +2 位作者 康毅力 豆联栋 程秋洋 《油气藏评价与开发》 CSCD 2020年第1期56-63,共8页
富有机质页岩沉积于缺氧的还原环境,富含黄铁矿、绿泥石和有机质等还原性组分。油气储层开发过程中有大量氧化性入井液进入储层,与储层岩石流体不配伍,打破页岩储层与油气水等地层流体的物理和化学平衡状态。选取四川盆地川东南彭水地... 富有机质页岩沉积于缺氧的还原环境,富含黄铁矿、绿泥石和有机质等还原性组分。油气储层开发过程中有大量氧化性入井液进入储层,与储层岩石流体不配伍,打破页岩储层与油气水等地层流体的物理和化学平衡状态。选取四川盆地川东南彭水地区志留系龙马溪组富有机质页岩开展氧化性流体与富有机质页岩作用实验,分析氧化性入井液对页岩储层渗透率的影响。研究结果表明,富有机质页岩接触氧化性流体后,渗透率会随着流体氧化还原电位(Eh)的变化而改变,即氧敏性;流体氧化还原电位小于450 mV时,产生Fe2O3、Fe(OH)3、菱铁矿(FeCO3)、二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)、MgSO4和BaSO4等化学沉淀固相微粒和页岩岩屑固相微粒,导致页岩渗透率降低。调控入井流体Eh来抑制氧敏损害,发挥氧化致裂增渗作用,是处于还原环境下油气藏储层保护完井液的发展方向。 展开更多
关键词 页岩 氧敏性 储层损害 还原性矿物 微粒运移 氧化还原电位
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