• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      層理縫對頁巖滲透率的影響及表征

      2018-06-15 02:35:14朱維耀馬東旭
      特種油氣藏 2018年2期
      關(guān)鍵詞:巖樣層理滲流

      朱維耀,馬東旭

      (北京科技大學(xué),北京 100083)

      0 引 言

      中國南方下志留統(tǒng)海相頁巖具有明顯的層理特征,層理發(fā)育的頁巖儲層滲透率具有明顯的各向異性特征,在研究中將頁巖儲層做為各向同性來處理,與實(shí)際情況偏差較大[1-11],因此,對于層理特征比較明顯的頁巖要考慮滲透率各向異性的影響。國內(nèi)外學(xué)者針對層理頁巖開展了一些研究,Vernik L和Nur A[12]研究了黑色有機(jī)頁巖的波速各向異性特征,認(rèn)為黑色頁巖滲透率各向異性主要由其自身微觀結(jié)構(gòu)引起;陳天宇[13-14]等認(rèn)為在層理發(fā)育的頁巖中,沿層理方向發(fā)育的半徑較大的孔隙對滲透率貢獻(xiàn)較大。頁巖具有致密儲層特征,脈沖法更適合對巖樣滲透率進(jìn)行測量[15-25]。層理為接觸弱面,應(yīng)力作用下極易形成層理縫,由于實(shí)驗(yàn)條件等因素限制,目前將層理縫對滲透率影響進(jìn)行定量表征存在諸多困難。

      對下志留統(tǒng)龍馬溪組層理頁巖樣品進(jìn)行了滲透率實(shí)驗(yàn)研究,采用脈沖法對巖樣孔隙度、滲透率參數(shù)進(jìn)行測量,通過掃描電鏡對層理頁巖的微觀孔隙特征進(jìn)行了觀察,運(yùn)用滲流力學(xué)理論建立了考慮層理縫影響的滲透率數(shù)學(xué)模型,模擬了層理縫長度、角度等因素對滲透率的影響,并結(jié)合頁巖氣開發(fā)方式分析了層理縫對頁巖氣產(chǎn)量的影響,為現(xiàn)場制訂合理開發(fā)方案提供了參考。

      1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法

      研究區(qū)龍馬溪組為陸棚邊緣滯水盆地沉積,主要由黑灰色頁巖,發(fā)育水平層理及斷續(xù)的水平層理。選取巖樣為沉積層理明顯的全直徑巖心,分別沿平行于層理和垂直于層理方向鉆取巖心,共計(jì)11組。

      頁巖儲層具有典型的低孔隙度、低滲透率特征,因此,選用脈沖法對巖樣滲透率進(jìn)行測量,實(shí)驗(yàn)中采用PoroPDP-200型覆壓孔滲儀進(jìn)行測量。頁巖儲層孔隙多為納米級孔隙,微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征對流體流動的影響較大,有必要對層理發(fā)育頁巖進(jìn)行微觀孔隙特征的分析。由于在機(jī)械拋光過程中會對巖樣形成損傷,形成大量的偽孔隙,或者在打磨過程中形成孔隙遮擋,常規(guī)的技術(shù)手段不能準(zhǔn)確描述頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)特征。采用氬離子拋光技術(shù)對巖樣進(jìn)行刻蝕處理,再采用發(fā)射掃描的方法觀察頁巖的微觀孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài),使用的實(shí)驗(yàn)儀器為FEI公司生產(chǎn)的QEMSCAN 650F雙束電鏡。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

      2.1 孔隙度與滲透率特征

      孔隙度與滲透率是描述儲層物性的重要參數(shù),用脈沖法測得孔隙度和滲透率,并將測得數(shù)據(jù)繪制于半對數(shù)坐標(biāo)中(圖1)。由圖1可知,11組巖樣中孔隙度為1.0%~5.3%,滲透率為0.000 12×10-3~0.118 00×10-3μm2,頁巖儲層具有明顯的低孔隙度、低滲透率特征,所有層理巖樣孔隙度與滲透率相關(guān)性較差。平行層理方向與垂直層理方向滲透率差異很大,滲透率級差為6.6~615.0。垂直層理巖樣相對于平行層理巖樣孔隙度和滲透率相關(guān)性略好,但仍然存在個別實(shí)驗(yàn)樣品相關(guān)規(guī)律性較差。

      圖1 頁巖儲層孔隙度和滲透率相關(guān)性

      2.2 微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

      層理為巖石中的接觸弱面,在應(yīng)力的作用下易形成裂縫,即層理縫。與其他微裂縫不同,層理縫一般比較平直,曲折度較小,裂縫長度通常延伸至整個切片表面,裂縫開度可達(dá)幾百納米以上。頁巖儲層中也普遍發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔、礦物粒間孔,孔隙半徑最大可達(dá)到幾百納米。由于層理縫相對于其他種類的孔隙較長,流通性更好,且在儲層中普遍發(fā)育,因此,對巖樣中的氣體流動作用更大。

      層理縫是導(dǎo)致柱塞巖樣孔滲相關(guān)性較差的主要原因,層理縫占據(jù)較小的孔隙體積,具備良好的導(dǎo)流能力,并具有連接其他孔隙的作用。層理縫對巖樣整體滲透率影響較大,且由于滲透率實(shí)驗(yàn)中采用單方向注入的方式,層理縫對平行層理巖樣的滲透率影響尤為明顯。垂直層理巖樣中裂縫方向垂直于滲流方向,裂縫對滲透率影響較小,孔滲相關(guān)性相對較好,只有個別巖樣的相關(guān)性較差。主要原因是在巖樣中存在礦物粒間孔、有機(jī)質(zhì)孔隙等,這些孔隙半徑較大,長度較短,連通性較差,對巖樣滲流能力的影響較小,但對孔隙度具有較大影響。

      2.3 層理縫對巖樣滲透率的影響及表征

      實(shí)驗(yàn)中氣體在巖樣中的流動為平面單向流動,含層理縫巖樣中氣體的流動可劃分為基質(zhì)流動區(qū)和基質(zhì)-裂縫混合流動區(qū)(圖2)?;|(zhì)向裂縫的竄流能力是裂縫影響巖樣滲透率的前提條件,基質(zhì)向裂縫的竄流能力越強(qiáng),裂縫對巖樣的滲透率影響越大,當(dāng)基質(zhì)向裂縫的竄流能力為零時(shí),裂縫將失去作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,層理巖樣具有較強(qiáng)的滲透率各向異性,平行層理方向巖樣滲透率普遍大于垂直層理巖樣,層理縫對平行層理巖樣滲透率影響較大,平行層理頁巖中基質(zhì)向裂縫的竄流能力較強(qiáng)。

      圖2 含裂縫頁巖滲流特征示意圖

      基質(zhì)-裂縫混合流動區(qū)域氣體在巖樣中的滲流過程是由基質(zhì)流向裂縫,再由裂縫流入基質(zhì),最后在巖樣末端排出,將該滲流過程等效為串聯(lián)的滲透率模型。由平面單向流串聯(lián)巖樣的滲透率公式可得:

      (1)

      式中:Kmf為平面單向流串聯(lián)巖樣的滲透率,10-3μm2;L1、L2分別為不同基質(zhì)段滲流長度,cm;Km為基質(zhì)滲透率,10-3μm2;Kf為微裂縫滲透率,10-3μm2;Lp為氣體在裂縫中的滲流長度,cm,考慮到裂縫的連接作用,0

      由圖2可計(jì)算出氣體在基質(zhì)段的滲流長度為:

      L1+L2=(L-Lpcosθ)τ

      (2)

      式中:θ為裂縫與滲流方向的夾角,°;τ為基質(zhì)段滲流通道迂曲度;L為巖樣長度,cm。

      由式(1)、(2)整理得:

      (3)

      由式(3)可知,含層理縫巖樣的滲透率由基質(zhì)和裂縫特征共同決定,當(dāng)裂縫長度為巖樣長度時(shí),巖樣滲透率為裂縫滲透率,實(shí)驗(yàn)中滲透率較大的層理頁巖可能是層理縫貫穿了整塊巖樣。當(dāng)裂縫滲透率遠(yuǎn)大于基質(zhì)滲透率時(shí),裂縫滲透率的變化對巖樣整體滲透率的影響較小,裂縫長度為巖樣長度時(shí),巖樣滲透率為最大值(層理縫滲透率)。由微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析可知,層理縫相對于基質(zhì)孔隙滲流通道具有較大的滲透率,實(shí)驗(yàn)中圍壓與孔隙壓力數(shù)值較低,圍壓應(yīng)力對孔隙結(jié)構(gòu)影響較小,因此,可將Lp/Kf項(xiàng)忽略,式(3)簡化為:

      (4)

      設(shè)定基質(zhì)滲透率為0.000 5×10-3μm2,巖樣長度為5.75 cm,基質(zhì)頁巖迂曲度為1.5,裂縫角度為0~90 °,微裂縫滲流長度為1~5 cm,分別計(jì)算單條裂縫不同長度條件下,裂縫角度對滲透率的影響(圖3)。由圖3可知,隨裂縫長度和角度的變化,巖樣滲透率可增至基質(zhì)滲透率的1~5倍;隨裂縫長度增加,巖樣滲透率迅速增加,呈非線性變化關(guān)系;巖樣滲透率與裂縫角度呈遞減的非線性變化關(guān)系,裂縫的長度越長,裂縫的角度影響作用越大。

      圖3 微裂縫長度、角度對巖樣滲透率的影響

      3 層理縫對產(chǎn)氣量的影響

      體積壓裂是頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。體積壓裂產(chǎn)生的縫網(wǎng)最大限度增加了縫網(wǎng)斷塊的滲流面積[26],與常規(guī)開發(fā)方式相比,縫網(wǎng)斷塊內(nèi)氣體向外流動具有較高的壓力梯度,因此,縫網(wǎng)斷塊的初始滲透率值對產(chǎn)氣量的影響較大。天然微裂縫相對于人工壓裂縫開度較小,裂縫的自支撐作用較弱,天然裂縫隨孔隙壓力的下降更易閉合[27],進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)能下降。因此,在頁巖氣的實(shí)際開發(fā)過程中,對于層理發(fā)育的儲層應(yīng)合理控制生產(chǎn)壓力,盡量避免應(yīng)力作用對產(chǎn)能的影響。

      4 結(jié) 論

      (1) 層理發(fā)育的頁巖巖樣具有較強(qiáng)的滲透率各向異性,平行層理與垂直層理巖樣滲透率級差為6.6~615.0,微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征是導(dǎo)致頁巖儲層孔隙度與滲透率相關(guān)性較差的主要因素。層理頁巖內(nèi)部發(fā)育大量的層理縫,層理縫相對于其他孔隙半徑較大的孔隙具有更好的連通性,對滲透率貢獻(xiàn)較大,其他孔隙雖然對滲透率影響弱于層理縫,但可提供儲集空間。

      (2) 模型計(jì)算結(jié)果表明,層理縫可提高巖樣滲流能力,滲透率可提高數(shù)倍以上,巖樣滲透率與氣體在裂縫中的滲流長度、層理縫與滲流方向角度密切相關(guān),巖樣滲透率與層理縫長度、裂縫與滲流方向的夾角呈非線性變化關(guān)系。

      (3) 受開發(fā)方式的影響,儲層中層理縫的發(fā)育程度對產(chǎn)氣量影響較大,由于裂縫易閉合,針對層理發(fā)育的儲層,應(yīng)合理控制生產(chǎn)壓力,減少應(yīng)力作用對產(chǎn)能的影響。

      [1] 張金川,徐波,聶海寬,等.中國頁巖氣資源勘探潛力[J].天然氣工業(yè),2008,28(6):136-140.

      [2] 王陽,朱炎銘,陳尚斌,等.湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖氣形成條件分析[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,42(4):586-594.

      [3] 肖正輝,楊榮豐,馮濤,等.湘西北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖氣成藏條件及其勘探潛力分析[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,27(1):50-54.

      [4] 尹宏錦.地層各向異性——巖石可鉆性研究[J].石油鉆采工藝,1989,11(1):15-22.

      [5] 趙平勞,姚增.層狀巖石動靜態(tài)力學(xué)參數(shù)相關(guān)性的各向異性[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1993,29(4):225-229.

      [6] 劉斌,席道瑛,葛寧潔,等.不同圍壓下巖石中泊松比的各向異性[J].地球物理學(xué)報(bào),2002,45(6):880-890.

      [7] 何沛田,黃志鵬.層狀巖石的強(qiáng)度和變形特性研究[J].巖土力學(xué),2003,24(增刊1):1-5.

      [8] 王世謙,陳更生,董大忠,等.四川盆地下古生界頁巖氣藏形成條件與勘探前景[J].天然氣工業(yè),2009,29(5):51-58.

      [9] 聶海寬.頁巖氣成藏控制因素及中國南方頁巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測[J].石油學(xué)報(bào),2009,30(4):484-490.

      [10] JOHNSTON J E,CHRISTENSEN N I.Seismic anisotropy of shales[J].Journal of Geophysical Research,1995,100(B4):5991-6003.

      [11] LO Tien-when,COYNER K B,TOKSOZ M N.Experimental determination of elastic anisotropy of berea sandstone,chicopee shale and chelmsfordgranite[J].Geophysics,1986, 51(1):164-171.

      [12] VERNIK L,NUR A.Ultrasonic velocity and anisotropy of hydrocarbonsource rocks[J].Geophysics,1992,57(5):727-735.

      [13] 陳天宇,馮夏庭,張希巍,等.黑色頁巖力學(xué)特性及各向異性特性試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(9):1773-1779.

      [14] 楊峰,寧正福,胡昌蓬,等.頁巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].石油學(xué)報(bào),2013,34(2):301-311.

      [15] KWON O,ANDRESS K,KRONENBERG,et al.Permeability of wilcox shale and its effective pressure law[J].Journal of Geophysical research,2001,106(B9):19339-19353.

      [16] BUSTIN R M,BUSTIN A M M,CUI X,et al.Impact of shale properties on pore structure and storage characteristics[C].SPE119892,2008:1-28.

      [17] 朱維耀,馬東旭,朱華銀,等.頁巖儲層應(yīng)力敏感性及其對產(chǎn)能的影響[J].天然氣地球科學(xué),2016,27(5):892-897.

      [18] 李小春,高橋?qū)W,吳智深,等.瞬態(tài)壓力脈沖法及其在巖石三軸試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20(1):1725-1733.

      [19] 李小春,王穎,魏寧.變?nèi)輭毫γ}沖滲透系數(shù)測量方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2008,27(12):2482-2487.

      [20] 馬占國,繆協(xié)興,李興華,等.破碎頁巖滲透特性[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2007,24(3):260-264.

      [21] 朱卓慧,馮濤,謝東海,等.不同應(yīng)力路徑下含瓦斯煤滲透特性的實(shí)驗(yàn)研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2012,29(4):570-574.

      [22] 彭蘇萍,孟召平,王虎,等.不同圍壓下砂巖孔滲規(guī)律試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(5):742-746.

      [23] 秦積舜.變圍壓條件下低滲砂巖儲層滲透率變化規(guī)律研究[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,17(4):28-35.

      [24] 黃遠(yuǎn)智,王恩志.低滲透巖石滲透率對有效應(yīng)力敏感系數(shù)的試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(2):410-414.

      [25] 郭為,熊偉,高樹生.頁巖氣藏應(yīng)力敏感效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J].特種油氣藏,2012,19(1):95-97.

      [26] 尹叢彬,李彥超,王素兵,等.頁巖壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)預(yù)測方法及應(yīng)用[J].天然氣工業(yè), 2017,37(4):60-68.

      [27] SONG Z,SONG H,MA D,et al.Morphological characteristics of microscale fractures in gas shale and its pressure-dependent permeability[J].Interpretation,2016,5(1):SB25-SB31.

      猜你喜歡
      巖樣層理滲流
      裂隙幾何特征對巖體力學(xué)特性的模擬試驗(yàn)研究
      煤礦安全(2023年7期)2023-08-04 03:39:06
      原煤受載破壞形式的層理效應(yīng)研究
      煤礦安全(2021年11期)2021-11-23 01:10:36
      預(yù)制裂紋砂巖樣力學(xué)特性與能量演化規(guī)律研究
      層狀千枚巖的斷裂特性
      頻繁動力擾動對圍壓卸載中高儲能巖體的動力學(xué)影響*
      爆炸與沖擊(2019年6期)2019-07-10 01:37:50
      儲層非均質(zhì)性和各向異性對水力壓裂裂紋擴(kuò)展的影響
      特種油氣藏(2019年2期)2019-05-13 01:59:40
      層理對巖石抗壓強(qiáng)度影響研究
      基于磁性液體的巖樣總體積測試方法
      簡述滲流作用引起的土體破壞及防治措施
      河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:26
      關(guān)于渠道滲流計(jì)算方法的選用
      河南科技(2014年11期)2014-02-27 14:09:48
      荔浦县| 新建县| 九江市| 永德县| 泰来县| 麟游县| 乐至县| 镇坪县| 威远县| 澄迈县| 贺州市| 周口市| 孟村| 德令哈市| 黄平县| 台江县| 孝昌县| 凉城县| 银川市| 高雄县| 洛宁县| 陇西县| 敦化市| 米林县| 黑龙江省| 洪洞县| 青岛市| 都安| 海南省| 玛多县| 丰原市| 遂溪县| 如皋市| 垣曲县| 沂南县| 星子县| 常宁市| 巴彦淖尔市| 土默特右旗| 武汉市| 湖南省|