页岩气储层水力压裂物理模拟试验研究_张旭
水力压裂技术
第四章水力压裂技术 水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中， 在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层 产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在 支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到 增产增注的目的。 水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和 改变了流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层流向裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流 动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗。因而油气井产量或注水井注入量就会大幅 度提高。 第一节造缝机理 在水力压裂中，了解裂缝形成条件、裂缝的形态和方位等，对有效地发挥压裂在增产、 增注中的作用都是很重要的。在区块整体压裂改造和单井压裂设计中，了解裂缝的方位对确 定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要，这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以 提高开采速度，而且还可以提高最终采收率。 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压 裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图4一l是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲 线。P是地层破裂压力，P是裂缝延伸压力，P是地层压力。SEF
压裂过程井底压力变化曲线图4一l —微缝高渗岩石致密岩石; ba—在致密地层内，当井底压力达到破裂压力P后，地层发生破裂(图4—1中的a点)，F然后在较低的延伸压力P下，裂缝向前延伸。对高渗或微裂缝发育地层，压裂过程中无明E显的破裂显示，破裂压力与延伸压力相近(图4—1中的b点)。 一、油井应力状况 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态，作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向 主应力σ和水平主应力σ(σ又可分为两个相互垂直的主应力σ，σ)。YHHxZ （一）地应力 作用在单元体上的垂向应力来自上覆地层的岩石质量，其大小可以根据密度测井资料计 算，一般为： ????gdz?1）（4— s?0式中σ——垂向主应力，Pa；Z H——地层垂深，m； 2)；．81 m/s g——重力加速度(93。——上覆层岩石密度，ρkg/m s 1 由于油气层中有一定的孔隙压力Ps，故有效垂向应力可表示为： ??（4—2）P??szz如果岩石处于弹性状态，考虑到构造应力等因素的影响，可以得到最大水平主应力为： ???????P?2EE1??S???124—3）P????（?? SH????11?21???式中σ——最大水平主应力，Pa；H ξ，ξ——水平应力构造系数，可由室内测试试验结果推算，无因次；21?——
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究 摘要：水力压裂技术已经广泛应用于页岩储层以显著提高产量。然而，据钻井人员汇报大量压裂液流失于地下不能回收，滞留压裂液对页岩组成的影响机制尚不清晰，滞留压裂液可被页岩基质、微裂缝和裂缝表面吸收，本文旨在研究渗吸作用对页岩基质渗透性、微裂缝渗透性和裂缝渗透性的影响，首次探究页岩渗透性变化与页岩渗吸作用二者之关系，并提供大量水力压裂过程中页岩伴随渗吸作用渗透性增减结果。 本文实验采用压力恢复法测定岩样渗透率，采用失重法进行渗吸实验，样品来源于Niobrara、HornRiver及Woodford地区页岩地层。 实验结果表明，滞留压裂液会损害页岩基质渗透性，使其渗透率大为降低，样品吸收液体越多，基质渗透率降低越显著，渗吸作用造成张开裂缝渗透率减小，但减小量不及基质渗透率，此外，润滑作用使页岩样品微裂缝再次张开，导致渗吸作用过程中微裂缝渗透率提升。 渗透率这一指标决定着页岩地层长期产气量，本文研究水力压裂过程中渗吸作用影响下页岩渗透率变化情况，观察得到渗吸作用不仅损害页岩组成，还会通过张开闭合或密封天然裂缝增加渗透率而对页岩组成造成潜在影响。 1.简介 随着水力压裂技术在页岩和其他非常规地层的成功应用，预计到2020年，美国原油的产量将从2008年的5百万桶/日增加至10.6百万桶/日；同时页岩和其他低渗储层的石油产量将增长到全国原油总产量的一半。从2008年开始美国页岩气产量预计将增长近9倍（EIA，2015）。 水力压裂技术的一般程序主要分为5个步骤，包括垫注，凝胶浆注射，冲洗注射，注井和水回收。水回收是该井投入生产前水力压裂处理的最后一步。这一步在水力压裂过程中很重要和必要，因为它可以控制和最小化压裂液的损伤。不过，很多操作人员报道注入页岩储层的压裂液只有不到50％可以回收（Alkouh和Wattenbarger，2013）。这个可能是因为水力压裂后页岩储层系统能量较低。一般来说，裂缝较为常规、较不复杂时系统能量较高。能量越高，会导致回收液体流流量越大、流速越高。但是页岩储层的裂缝很复杂，导致裂缝回收液体占比很少，需要花费几周来完成回流，比常规页岩储层长得多（King，2010；Wu等，2010）。在页岩中，如此大量的剩余液体对产量的影响成为一
泥页岩储层有机孔隙定量评价研究
收稿日期：20150420；改回日期：20150804 基金项目：国家自然科学基金“页岩的成储机理及页岩油的可流动性研究———以松辽盆地、济阳坳陷为例”（41330313）及“页岩气储层孔隙微观特征及其 定量表征研究”（41302101） 作者简介：吴逸豪（1991-），男，2013年毕业于中国石油大学（华东）地质学专业，现为该校地质资源与地质工程专业在读硕士研究生，主要研究方向为非 常规油气储层研究。 DOI ：10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.013 泥页岩储层有机孔隙定量评价研究 吴逸豪1，卢双舫1，陈方文1，肖 红2，苑丹丹1 （1.中国石油大学，山东 青岛 266580；2.中国石油华北油田分公司，河北 任丘 062552）摘要：泥页岩储层因其超低孔、超低渗和富含有机质以及其中页岩气赋存方式特殊等特点，使得泥页岩储层与常规砂岩储层的评价存在显著差别。为了对泥页岩中有机孔隙进行定量评价，以渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩为例，借助扫描电镜、化学动力学模型计算等技术和方法，分析泥页岩中的有机孔隙度。研究表明：渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩主要发育有机质孔隙和生物化石内孔隙2类有机孔隙；龙马溪组泥页岩有机孔隙的直径为0.01~5.00μm ，以微孔、中孔为主；龙马溪组泥页岩有机孔隙度范围为0.05%~1.59%，平均值为0.71%，该层段泥页岩有机孔隙度偏低。 关键词：有机孔隙；扫描电镜；化学动力学；富有机质泥页岩；龙马溪组；渝东南地区中图分类号：TE122.2 文献标识码：A 文章编号：1006-6535（2015）05-0065-04 0 引 言 在全球常规油气资源供需矛盾日益突出的大背景下，北美地区页岩气藏的成功开发极大地调动了地质工作者对非常规油气勘探的积极性，全球页岩气资源可能相当于煤层甲烷气和致密砂岩气的 总和［1］，而勘探分析表明中国也具有巨大的页岩油气资源潜力［2-3］。 在页岩气的聚集与勘探开发中，页岩储层的岩石学特征（脆性矿物含量）、微—纳米级孔隙、有机碳含量以及有机质成熟度等都起着至关重要的作用。页岩中的纳米级孔隙主要为有机质颗粒，是由 于生烃所形成的有机孔隙［4］ 。众多学者对有机质 成烃过程所产生的有机孔隙进行研究，认为有机质成烃所形成的纳米孔隙对页岩气的储集空间具有 重要贡献［5］。Jarvie 等研究认为，Powder River 盆 地Mowry 页岩中原始有机碳含量为6%的II 型烃 源岩样品成熟度R o 达到1.2%时，有机孔隙度约为5.0%［5］。Ambrose 等认为纳米级别的有机孔隙对 比表面积贡献相对较大，对赋存吸附态页岩气具有 重要作用［6］。有机孔隙孔径为几个纳米到几十个纳米左右［7］，利用常规的压汞和核磁共振等间接 测试方法无法准确、有效地测量页岩中的有机孔隙。鉴于页岩有机孔隙对页岩气储集空间的重要性，有必要对页岩的有机孔隙进行评价研究。以渝东南地区下志留统龙马溪组页岩为例，尝试通过扫描电镜以及化学动力学模型计算来对泥页岩有机孔隙进行定量评价。 1 工区概况 渝东南地区地理位置位于重庆地区东南部，东部、南部和北部分别为湖南省、贵州省和湖北省。渝东南地区位于武陵褶皱带—湘鄂西冲断带，东临雪峰山隆起，西北部与四川盆地相接，面积为1.98 ?104km 2，在大地构造上属于扬子板块［8］ 。 渝东南地区主要出露地层为寒武系、奥陶系、 志留系及二叠系，其他层系缺失。该地区广泛发育下古生界海相页岩，上奥陶统五峰组和龙马溪组底部为灰黑色炭质页岩，中部为灰色粉砂质泥页岩和灰黑色泥岩，属于深水陆棚相沉积环境；上部沉积灰色泥质灰岩、页岩和粉砂质泥岩，属于浅水陆棚相沉积环境。上奥陶统五峰组、龙马溪组底部的灰黑色炭质页岩和中部的灰黑色泥岩是页岩气开发的目的层段，厚度约为30~100m 。区块内的彭页
水力压裂安全技术要求
水力压裂安全技术要求 SY/T6566－2003 国家经济贸易委员会2003－03－18批准 2003－08－01实施 前言 本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：吉林石油集团有限责任公司质量安全环保部、井下作业工程公司。 本标准主要起草人：宋泽明、宫长利、朱占华、毛杰民、付新冬、崔伟。 引言 水力压裂施工是油田开发、评价和增产的重要技术措施，也是一项风险较大的作业。由于压裂施工应用高压技术，野外作业，流动性大，涉及其它相关作业，经常接触石油、天然气等易燃易爆和其它有毒有害物质，易发生人员伤亡、环境污染等事故。为加强井下压裂施工安全管理，规范操作，搞好全过程施工作业，最大限度地避免发生事故，促进油田开发，提高经济效益，特制定本标准。 1 范围 本标准规定了水力压裂安全施工方法和技术要求。 本标准适用于水力压裂及相关施工作业。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 150 钢制压力容器 SY 5727 井下作业井场用电安全要求 SY/T 5836 中深井压裂设计施工方法 SY 5858 石油企业工业动火安全规程 SY/T 6194 套管和油管 SY 6355 石油天然气生产专用安全标志 3 压裂选井和设计及施工队伍要求 3．1 压裂选井和设计应按SY/T 5836执行，并符合下列安全要求： a）套管升高短节组配与油层套管材质、壁厚相符； b）使用无毒或低毒物质； c）下井工具、连接方式应能保证正常压裂施工，并有利于压裂前后的其它作业； d）通往井场的道路能够保证施工车辆安全通行； e）场地满足施工布车要求。 3．2 压裂设计中应包括下列与安全有关的内容： a）存在可能影响压裂施工的问题； b）施工井场、施工车辆行驶路线说明及要求； c）地面流程连接、施工设备检查要求； d）试压、试挤要求； e）施工交接、检查要求；
泥页岩储层特征及油气藏描述
泥页岩储层特征及油气藏描述 1、页岩气地质理论 页岩气藏因其自身的有效基质孔隙度很低，主要由大范围发育的区域性裂缝或热裂解生气阶段异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面、脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的储集孔隙度和渗透率，孔隙度最高仅为4%-5%，渗透率小于1x10-3μm2。 页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量的溶解状态天然气以外，大部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙、裂缝中。吸附状态天然气的赋存与有机质含量关系密切，其中吸附状态天然气的含量为20%-85%，其成藏体现出非常复杂的多机理递变特点，表现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型常规圈闭气成藏的多重机理。 页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，是“自生自储”式气藏，运移距离极短，现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态，即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段，天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面，饱和后则富余的天然气以游离相或溶解相进行运移，当达到热裂解生气阶段，由于压力升高，若页岩内部产生裂缝，则天然气以游离相为主向其中运移聚集，受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭，易形成工业性页岩气藏。由于扩散作用对气态烃的运移起到相当大的作用，天然气继续大量生成，将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移，此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层，均表现为普遍的饱含气性。 在陆相盆地中，湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件，但通常位于或接近盆地的沉降-沉积中心，导致页岩气的有利分布区集中于盆地中心处。从天然气的生成角度分析，生物气的产生需要厌氧环境，而热成因气的产生也需要较高的温度条件，因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域。 2、页岩气的主要特征 2.1页岩气的成因特征 页岩气的成因类型有生物成因型、热解成因型和热裂解成因3类型及其混合类型。对生物成因气而言，其源岩的热演化程度低，R o一般不到0.7%，所生成
水力压裂综述
文献综述 前言 水力压裂是油田增产一项重要技术措施。由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。 为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。 这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。 水力压裂技术的发展过程 水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。已达成解堵和增产的目的。这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。 70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合
煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/837530471.html, 煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景 作者：郭晨 来源：《科学与财富》2016年第07期 摘要：我国煤炭安全生产形势依然严峻，增加煤层透气性、进行有效瓦斯抽放迫在眉 睫。水力压裂技术是目前增加煤层透气性最有效的方法之一，文章从水力压裂机理、封孔技术、工艺设备发展三方面，综述了我国井下煤层水力压裂技术的发展和应用前景。 关键词：水力压裂；煤层；增透；发展现状 基金项目：重庆科技学院研究生科技创新计划项目，编号：YKJCX2014047 目前我国煤炭行业的安全形势依然严峻，由于煤层透气性低、瓦斯难以有效抽放导致的瓦斯突出、爆炸等事故屡见不鲜，造成了巨大的人员伤亡和经济损失，因此，加强瓦斯抽放、增加煤层透气性势在必行。水力压裂技术已成为增加煤层透气性最有效方法之一，本文通过介绍水力压裂机理、封孔技术及工艺设备的研究现状，指出水力压裂技术研究的必要性与可行性，以期为工程应用提供参考。 1.水力压裂机理研究 水力压裂技术1947年始于美国，起初主要用于低渗透油、气田的开发中，在地面水力压裂方面的研究仅仅局限在石油、油气藏以及地热资源的地面钻井开采过程中[1]。前苏联科学 家在20世纪60年代开始在卡拉甘达和顿巴斯矿区进行井下水力压裂的试验研究[2]。目前针对井下煤层水力压裂增透技术的研究已取得了明显发展，国内学者郭启文、张文勇等经过试验与现场应用研究了煤层的压裂分解机理，指出水力压裂技术只能够在煤层内产生很少的裂缝，并会在裂缝周围产生应力集中区[3]，存在一定局限性。李安启等将理论与实践相结合，研究了 煤层性质对水力裂缝的影响，还在煤层压裂裂缝监测基础上提出了煤层水力裂缝的几何模型。 在水力压裂机理方面的研究，国内外学者对水力压裂在油气系统地面钻井压裂、煤炭行业井下增加煤层透气性方面都进行了较为深入的研究，但其压裂机理方面仍存在一定分歧，不能很好的控制水力压裂的效果。随着我国煤炭安全生产逐步发展和穿煤隧道等工程的逐步建设，水力压裂技术将大范围推广应用，因此加强水力压裂技术理论研究势在必行。 2.压裂钻孔封孔技术研究 煤层水力压裂钻孔封孔是有效实施水力压裂技术的关键，而封孔质量的好坏取决于两个主要因素：①封孔材料，需要选择性能良好、价格适中、易于操作的材料；②封孔的长度，封孔长度太短会导致高压水的渗漏，太长会造成人力、材料、时间的浪费。因此，要使水力压裂技术能够有效开展，必须在选取“物美价廉”的封孔材料的同时，研究材料承载能力与封孔长度之
义煤集团水力压裂实施方案
义煤集团公司矿井水力压裂技术 实施方案 义煤集团公司 二00九年五月八日
义煤集团公司水力压裂技术实施方案 义煤集团公司现有5对突出矿井，主要煤层二1煤赋存极不稳定，全层未构造煤，透气性差，煤质松软，打钻成孔困难，预抽效果差，瓦斯治理难度大、治理任务艰巨。 中部义马煤田的5对矿井为集团公司骨干矿井，主采煤层为侏罗纪长焰煤，煤质硬脆，厚度大，其顶板为巨厚砾岩层，随着开采深度增加，矿井冲击地压危险性增大，且属于容易自燃发火煤层，煤层自然发火期15—30天，最短7天。 定向高压水力压裂技术在煤矿中的尝试应用，取得了初步的成效。为进一步提高突出矿井瓦斯抽采效果，搞好煤与瓦斯突出防治工作；利用水力压裂技术为中部矿井的冲击地压防治增加新的技术手段和开辟新的预防途径；在防治煤层自燃发火和综合防尘方面，也会带来明显的效果。为加快井下水力压裂技术的推广范围和扩大应用力度，使水力压裂技术在义煤集团全面推进，特制定本实施方案。 一、水力压裂技术机理简介 井下压裂的基本原理与地面煤层气井压裂相同，即将压裂液高压注入煤（或岩）体中原有的和压裂后出现的裂缝内，克服最小主应力和煤岩体的破裂压力，扩宽并伸展和沟通这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂隙，从而增加煤层的透气性以便于进行瓦斯气体的抽
放；在高压水的作用下，利用人造裂缝与裂隙的通道进行煤体的湿润，从而达到软化煤体、进行煤体卸压的目的。 压裂液具有不可压缩性，其在煤层中的流动压裂过程是有一定顺序的，即由张开度比较大的层理或切割裂隙等一级弱面开始，而后是二级裂隙弱面，依次下去，直到煤层的原生微裂隙；压裂液的压裂分解作用是通过水在裂隙弱面内对壁面产生内压作用下，导致裂隙弱面发生扩展、延伸以至相互之间发生联接贯通，形成了相互交织的贯通裂隙网络，从而达到了提高煤层渗透率，增加钻孔瓦斯抽出率的目的。见压裂裂缝网络示意图1 图1 压裂裂缝网络示意图 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管路、实时监测记录系统等组成。 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管
水力压裂技术
水力压裂水力压裂：： 一项一项经久不衰的技术经久不衰的技术经久不衰的技术 自从Stanolind 石油公司于1949年首次采用水力压裂技术以来，到今天全球范围内的压裂施工作业量将近有250万次。目前大约百分之六十新钻的井都要经过压裂改造。压裂增产改造不但增加油井产量，而且由于这项技术使得以前没有经济开采价值的储量被开采了出来（仅美国自1949年以来就约有90亿桶的石油和超过700万亿立方英尺的天然气因压裂改造而额外被开采出来）。另外，通过促进生产，油气储量的静现值也提高了。 压裂技术可以追溯到十八世纪六十年代，当时在美国的宾夕法尼亚州、纽约、肯塔基州和西弗吉尼亚州，人们使用液态的硝化甘油压浅层的、坚硬地层的油井。目的是使含油的地层破裂，增加初始产量和最终的采收率。虽然使用具有爆炸性的硝化甘油进行压裂是危险并且很多时候是违法的，但操作后效果显著。因此这种操作原理很快就被应用到了注水井和气井。 在十九世纪三十年代，人们开始尝试向地层注入非爆炸性的流体（酸）用以压裂改造。在酸化井的过程中，出现了一种“压力从逢中分离出来”现象。这是由于酸的蚀刻会在地层生成不能完全闭合的裂缝，进而形成一条从地层到井的流动通道，从而大大提高了产量。这种“压力从逢中分离出来”的现象不但在酸化的施工现场，在注水和注水泥固井的作业中也有发生。 但人们就酸化、注水和注水泥固井的作业中形成地层破裂这一问题一直没有很好的理解，直到Farris 石油公司（后来的Amoco 石油）针对观察井产量与改造压力关系进行了深入的研究。通过此次研究，Farris 石油萌生出了通过水力压裂地层从而实现油气井增产的设想。 第一次实验性的水力压裂改造作 业由Stanolind 石油于1947年在 堪萨斯州的Hugoton 气田完成（图 1）。首先注入注入1000加仑的粘 稠的环烷酸和凝稠的汽油，随后是 破胶剂，用以改造地下2400英尺 的石灰岩产气层。虽然当时那口作 业井的产量并没有因此得到较大 的改善，但这仅仅是个开始。在 1948年 Stanolind 石油公司的 J.B.Clark 发表了一篇文章向石油 工业界介绍了水力压裂的施工改造过程。1949年哈里伯顿固井公司（Howco）申请了水力压裂施工的专利权。 哈里伯顿固井公司最初的两次水力压裂施工作业于1949年3月17日，一次在奥克拉荷马州的史蒂芬郡，总花费900美元；另一次在位于得克萨斯州的射手郡，总花费1000美元，使用的是租来的原油或原油与汽油的混合油与100到150磅的砂子（图2）。在第一年中，332口井被压裂改造成功，平均增加了75%的产量。压裂施工被大量应用，也始料未及地加强了美国的石油供应。十九世纪五十年代中期，压裂施工达到了每月3000口井的作业量。第一个过五十万英镑的压裂施工作业是由美国的Pan 石油公司（后来的Amoco 石油，现在的BP 石油）于1968年10月在奥克拉荷马州的史蒂芬郡完成的。在2008年世界范围内单级花费在1万到6百万美元之间的压裂作业超过了5万级。目前，一般的单井压裂级数为8到40
水力压裂技术方案
国投新集能源股份有限公司新集二矿 GUO TOU XIN JI NENG YUAN GU FEN YOU XIAN GONG SI XIN JI ER KUANG 新集二矿煤层增透技术试验方案 设计： 审核： 安徽理工大学 国投新集能源股份有限公司新集二矿 编制日期：2014年2月17日
1概况 为提高预抽钻孔抽采效果，缩短预抽时间，保证矿井安全生产及采掘接替。将在-650m1煤西翼截水巷进行预抽钻孔高压水力压裂项目的研究。以解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题。为保证压裂有序、顺利实施，特编制此安全技术措施。 2试验区域概况 -650m1煤西翼截水巷与地面相对位置处于矸石山西面。该区域范围的地面水体及其它对本工程施工不构成影响。 -650m1煤西翼截水巷主要在1灰及其顶、底板岩石、煤线，1煤组底板岩石层位中向前掘进。巷道施工过程中将会揭露2灰。巷道依次揭露岩性如下： 2灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。粉砂岩：厚度0.5～1.9m，平均1.2m。细砂岩：厚度2.1～4.3m，平均3.2m。铝质泥岩：厚度0.3～1.1m，平均0.6m 。1灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。砂质泥岩:厚度1.8～3.4m，平均2.5m。泥质砂岩：厚度14.0～18.2m，平均15.0m。 -650m1煤西翼截水巷掘进过程中揭露岩层走向一般为85°～100°，倾向一般为355°～10°，岩层倾角一般为5°～20°，平均倾角9°左右。岩层以单斜构造为主，根据上覆6、8煤层回采情况分析：预计巷道施工过程中，中、小断层、褶曲可能较为发育，局部煤（岩）层反倾（南倾）、裂隙较发育。 3水力压裂增透防突技术原理 3.1 水力压裂机理及过程分析 1．水力压裂机理分析 水力压裂的基本原理是将高压水( 压裂液) 注入煤体中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ，克服最小主应力和煤体的抗裂压力，扩宽伸展并沟通这些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。 2．水力压裂过程分析 煤层水力压裂是一个逐渐湿润煤体、压裂破碎煤体和挤排煤体中瓦斯的注水过程。在注水的前期，注水压力和注水流量随注水时间呈线性升高；随后，注水压力与流量反向变化，并呈波浪状。这直观反映出了在注水初期，具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙，克服裂隙阻力运动。当注入的水充满现有裂隙后，水流动受到阻碍，由于煤体渗透性较低，导致水流量降低，压力增高而积蓄势能；当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时，压力水进入煤体新的裂隙，势能转化为动能，导致压力降低，水流速增加；当注入的水( 压裂液) 携带煤泥堵塞裂隙时，煤体渗透性降低，水难以流动使流量下降，压力上升。
关于水力压裂设备及技术的发展及应用
关于水力压裂设备及技术的发展及应用 【摘要】水力压裂技术经过了半个多世纪的发展，在设备和技术应用上都取得了较大的发展，在全球各地的石油开采中也发挥了关键性的作用，是目前仍在广泛应用的评价认识储层的一种重要方法，水力压裂技术也是油田煤矿等产业生产中确保安全、降低危险的重要技术。近年来，水力压裂的几部发展很快，在压裂设备材料上也有了较大突破，压裂技术在油田勘探开发应用中和其他行业的应用中的前景还是十分广阔的。 【关键词】水力压裂；发展现状；趋势 随着技术进步和应用范围的扩大，施工对压裂技术也提出了更高的要求，对压裂设备性能、压裂液等材料的要求也越来越高，不同地理环境下的压裂技术应用也有不同的需求，所以水力压裂设备和技术的研究也在不断进行，笔者在此对水力压裂技术的发展应用现状和今后的发展前景进行了展望，具体内容如下。 一、水力压裂设备技术的发展应用现状 （一）端部脱砂压裂技术 现代油气田勘探开发技术发展应用速度快，各种新技术工艺也都得到了综合运用，过去压裂设备和技术主要应用于低渗透油田，现在应用范围有了明显的扩大，在国内许多大型油田的中高渗透地层中不但应用了压裂设备和技术，且在技术上有了更大的突破。压裂技术应用于中高渗透地层时，实现短宽型的裂缝能够更好的控制油气层的开发，所以端部脱砂压裂技术应运而生，并在应用中取得了非常好的效果，近年来端部脱砂压裂技术在浅层、中深地层、高渗透以及松软地层都得到了应用，该技术的相关设备也在应用中得到了不断的改进。 （二）重复压裂技术 随着油田开发的不断深入，出现越来越多的失效井和产量下降的压裂井，二重复压裂技术正是针对该类油井改造和提高产量的有效技术措施。全球范围内各个国家对重复压裂设备和技术的研究都很重视，经过实践检验其应用效果也十分显著，重复压裂的成功率能够达到75%左右。在美国还有油田企业在应用重复压裂技术的同时还采用了先进的强制闭合技术和端部脱砂技术，取得了很好的经济效益。重复压裂技术设备能够用于改造低渗透和中渗透的油层，在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的应用效果，对提高产能具有很好的作用。 （三）高渗层防砂压裂技术 高渗层防砂压裂技术不但能够实现高渗透油藏的压裂，还能够同时完成充填防砂作业。传统的砾石充填防砂技术很容易造成对高渗透油层的破坏，导致导流能力下降，而高渗透防砂压裂技术是结合的端部脱砂技术，使裂缝中的支撑剂浓
海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型
第46卷 第4期 煤田地质与勘探 Vol. 46 No.4 2018年8月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Aug . 2018 收稿日期: 2018-02-10 基金项目: 陕西省工业科技攻关项目(2015GY112) Foundation item ：Industrial Science and Technology Project of Shaanxi Province(2015GY112) 第一作者简介: 张慧，1955年生，女，山西襄汾人，研究员，从事非常规油气地质与微观分析测试工作. E-mail ：zhqh555@https://www.360docs.net/doc/837530471.html, 引用格式: 张慧，魏小燕，杨庆龙，等. 海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型[J]. 煤田地质与勘探，2018，46(4)：72-78. ZHANG Hui ，WEI Xiaoyan ，YANG Qinglong ，et al. The morphology-origin types of mineral pores in the marine shale reservoir[J]. Coal Geology & Exploration ，2018，46(4)：72-78. 文章编号: 1001-1986(2018)04-0072-07 海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型 张 慧1,2，魏小燕3，杨庆龙2，林伯伟2，郝临山2 (1. 中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077；2. SGS 通标标准技术服务有限 公司/矿产部 北京 100176；3. 中国地质调查局西安地质调查中心，陕西，西安，710054) 摘要: 在南方下古生界海相页岩矿物种类识别和成因判断的基础上，研究矿物质孔隙的成因类型及其对页岩储层物性的影响。以场发射扫描电镜微观形貌观测结果为主要依据，立足于页岩的矿物组成，综合考虑沉积、成岩、地质构造等因素，将南方下古生界海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型划分为3大类：主要孔隙(顺层缝隙、泥粒孔、组分间隙、层间裂隙等)，镜下常见，数量多，对页岩储层有一定的影响；其他孔隙(晶间孔、溶蚀孔、气液包体孔、片间缝隙等)，镜下少见，局限性大，对页岩储层影响微弱；构造孔隙(构造裂隙、碎粒孔等)是地质构造活动的记录，对页岩储层具有双刃剑的作用。页岩岩性不同，主要孔隙类型不同，不同的孔隙在页岩储层中有不同的作用。 关 键 词：页岩储层；矿物质孔隙; 形貌-成因类型；下古生界；场发射扫描电镜 中图分类号：P618 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.04.012 The morphology-origin types of mineral pores in the marine shale reservoir ZHANG Hui 1,2, WEI Xiaoyan 3, Y ANG Qinglong 2, LIN Bowei 2, HAO Linshan 2 (1. Xi ’an Research Institute Co. Ltd., China Coal Technology & Engineering Group Corp., Xi ’an 710077, China ; 2. SGS-CSTC Standards Technical Services Co ., Ltd . / Minerals Services Beijing 100176, China ; 3. Xi ’an Center of Geological Survey , China Geology Survey , Xi ’an 710054, China ) Abstract: Based on the identification and genetic analysis of the Lower Paleozoic marine shale in the Southern China, the genetic types of mineral pores and their influence on the physical properties of shale reservoir are stud-ied in detail. According to the microstructure morphology of pores under the field emission scanning electron mi-croscope (FESEM), and the mineral composition, sedimentation, diagenesis, tectonic of shale are also synthetically considered, the morphology-origin of mineral pores in Lower Paleozoic marine shale reservoir in Southern China are divided into three types: 1) main pores( bedding gap, mud pores, gaps between ingredient and interbedding fis-sure), common and numerous under microscope, have a certain influence on the properties of shale reservoir; 2) other pores( intercystalline pores, corroded pores, gas-liquid inclusion pores and gaps between pieces), rare and limited in the shale, have little influence on the properties of shale reservoir; 3) tectonic pores(tectonic fissure and particle pores) is the record of geological tectonic activity, plaid the role of double-edged sword for the shale res-ervoir. Main pore types are different in different shale lithology, different pores have different effects for shale res-ervoir. Keywords: shale reservoir; mineral pore; morphology-origin types; Lower Paleozoic; FESEM 孔隙成因类型及其发育特征是衡量和评价储层 优劣的重要依据。页岩储层孔隙的测试方法大致可 分为定量分析和定性观测，定量分析(压汞、液氮吸 附等)可以检测孔隙的大小与结构[1-2]，但不能判断孔隙的成因，也无法将有机质孔隙与矿物质孔隙区别对待。定性观测主要借助各种显微镜来进行，页岩作为细粒碎屑岩，光学显微镜和钨灯丝扫描电镜下可获得的信息很有限。目前，定性观测页岩储层万方数据
国内水力压裂技术现状
280 水力压裂技术又称水力裂解技术，是开采页岩气时普遍采用的方法，先多用于石油开采和天然气开采之中，其原理时利用水压将岩石层压裂，从而形成人工裂缝，然后让裂缝延伸到储油层或者储气层，从而提高油气层中流体流动能力，然后通过配套技术使石油天然气在采油井中流动，从而被开采出来。这项技术具有非常广泛的应用前景，可以有效的促进油气井增产。 1?水力压裂技术的出现和发展 水力压裂技术是1947年在美国堪萨斯州实验成功的一项技术，其大规模利用是出现在1998年，在美国开采页岩气的时候，作为一项新的技术使用，而这项技术的运用，使美国美国页岩气开发的进程和效率大大加快。 水力压裂技术在中国的研究和开发开始于二十世纪五十年代，而大庆油田于1973年开始大规模使用这项技术，迄今已有30年历史。而随着时代的发展，中国的压裂技术已经有了长足进步，已经非常接近国际先进水平。而在技术方面，由于不断引进和开发相关的裂缝模拟软件等，通过多次的实验研究，在很大程度上实现了裂缝的仿真模拟。而相应的技术也使用在了低渗透油气田的改造工作中，并且在中高渗透性油田也有广泛应用。这项技术在低渗透油田的应用技术已经非常接近国际水平，相比较差距非常小。 2?水力压裂技术的发展现状 随着时代的发展，水力压裂技术也随之不断发展，逐渐成为一项成熟的开采技术。而这项技术具有一定的进步性，主要表现在以下方面： （1）从单井到整体的优化。最开始的时候，由于受技术限制，水力压裂技术只能针对一口井来使用，难以考虑到整体的效益。而随着技术的逐渐成熟，这项技术可以广泛的运用到整个油藏之中，可以对整个油藏进行优化设计，实现油藏的有效合理开发。 （2）在低渗透油藏的开发运用。由于受各种因素的影响，低渗透油藏大都难以有效的开发利用，虽然在各项新技术的使用下得到了一定得好转，但是低渗透油藏的开发依旧是举步维艰。而水力压裂技术的日益成熟，很大程度上改善了这一状况。通过综合考虑水利裂缝的位置和导油能力，使用水力压裂技术使油藏的流体流动能力进一步增强，从而实现低渗透油藏的最大程度的开采利用。 （3）水力裂缝的模型逐渐从二维转变为拟三维。水力裂缝的拟三维模型可以适用于各种不同的地层，可以非常真实的模拟水力压裂的过程，可以更好的更为直观的预测和观测水力压裂的使用进度，更好的对水力压裂过程进行控制，不但提高了效率，还可以在很大程度上节约成本。 （4）水力压裂规模扩大。随着技术的成熟和配套设施的完善，水力压裂的作业规模也随之变大，从最初的几立方米到现在几十甚至上百立方米，在很大程度上提高了效率，也提高了低渗透油藏的采油率，实现了油藏的有效利用，因而成为开采作业中非常重要的技术之一。 3?水力压裂技术的发展方向和前景 水力压裂技术具有广阔的发展前景，因为随着石油资源的逐年开采，低渗透油藏广泛出现，水力压裂技术之外的技术虽然可以一定程度上改善低渗透油藏难以开采的现状，但是随着时代的发展，水力压裂技术逐渐广泛使用在低渗透油藏之中，使低渗透油藏的开采效率大大增加。 （1）在低渗透油藏重复压裂促进采油率。主要的发展研究方向主要是加强对油藏状况的研究，建立科学的压裂模型，还要做到实时监测水力裂缝，对裂缝进度进行模拟和控制，其次利用高排量和大输砂量的泵注设备，进行注入作业，从而实现低渗透油藏的有效开发。 （2）做好拟三维化模型向全三维化模型的转换，全三维化模型可以非常有效的、更为直观的模拟和观测地下裂缝的进度，可以非常有效的控制水力压裂技术的科学使用。还要做好油气藏模拟技术的研发，配合三维化模型，更好的观测和了解油藏状态，从而做出合理的高效的开采计划。 （3）针对传统的水力压裂技术会出现污染地下水的问题，可以在无水压裂液体系做出研究，实现高能气体压裂技术和高速通道压裂技术等新技术的开发和利用，实现提高开采效率和环境保护的双赢。 有水压裂到无水压裂，从直井压裂到水平井分段压裂，从常规的压裂技术到现在的体积改造技术，压裂技术不断进步的同时，为人类带来了丰富的油气资源。而随着油藏开发，大量低渗透油藏的出现，给水力压裂技术的使用带来了广阔的空间，因而水力压裂技术拥有非常好的发展前景。 4?结束语 水力压裂技术是油气开发中所需要的非常重要的配套技术，而水力压裂技术和开采开发之间的结合，很大程度上提高了采油效率，降低了成本，在很大程度上提高了开采水平，使低渗透油藏得以稳定生产。而我国在这一技术上进行了大量投入，从研究人员和设施上，为技术的发展提供了很好的支持。而这一技术的逐步发展，在很大程度上提高了我国油气的开发效率，也很大程度改善了我国的石油供应紧张的现状，为我国的可持续发展做出了重大贡献，而作为油气开发的重要技术，水力压裂技术也会进一步发展，实现更高效率的油气开采。 国内水力压裂技术现状 续震?1，2 卢鹏?1，3? 1.西安石油大学 陕西 西安 710000 2. 延长油田股份有限公司杏子川采油厂 陕西 延安 717400 3.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂 陕西 延安 716100 摘要：最早的水力压裂技术出现于1947年，而现代使用的水力压裂技术则是1998年首次使用。这项技术的出现，是油气井增产出现了新的希望，帮助石油开采取得了很好的技术成就和经济效益，从而使这项技术在我国石油开采上广泛应用，并取得了很好的成果。本文针对我国水力压裂技术的现状和发展前景做出研究。 关键词：水力压裂?现状?前景
页岩孔隙研究新进展
第27卷第12期2012年12月 地球科学进展 ADVANCES IN EARTH SCIENCE Vol．27No．12 Dec．，2012 崔景伟，邹才能，朱如凯，等．页岩孔隙研究新进展［J］．地球科学进展，2012，27（12）：1319-1325．［Cui Jingwei，Zou Caineng，Zhu Rukai，et al．New advances in shale porosity research［J］．Advances in Earth Science，2012，27（12）：1319-1325．］ 页岩孔隙研究新进展* 崔景伟1，邹才能1，2，朱如凯1，2，白斌1，2，吴松涛1，2，王拓1（1．中国石油勘探开发研究院，北京100083；2．提高采收率国家重点实验室，北京100083） 摘要：随着非常规油气勘探的兴起页岩孔隙研究备受重视，如何研究页岩孔隙已经成为非常规油气首要解决的问题之一，其对页岩油气勘探层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。对页岩微—纳米孔隙表征技术、页岩孔隙类别的划分以及页岩孔隙演化规律分别进行了综述并指出存在问题，同时结合最新研究进展对页岩孔隙研究进行展望。提出工业CT—微米CT— 纳米CT/FIB系列辐射扫描方法和压汞（MICP）—氮气吸附（N 2）—二氧化碳吸附（CO 2 ）流体法是 孔隙定量表征的最优方法，通过单井孔隙度测井资料与实验室测定结果建立校正图版指导储层孔隙发育段优选；页岩孔隙分类研究还应该考虑含油气性，利用原子力显微镜等工具加强孔隙含油性研究；孔隙演化规律研究应该采用模拟实验和真实剖面样品对比并结合矿物组成分析等寻找主控因素。关键词：页岩；孔隙表征；孔隙分类；孔隙演化 中图分类号：P62文献标志码：A文章编号：1001-8166（2012）12-1319-07 1引言 近年来，世界范围内掀起一场“页岩气革命”，北美地区已形成Barnett，Fayetteville，Haynesville在内的8个重要页岩气产区，探明可采储量约24?1012m3，仅美国2011年产量就达到1800?108m3；中国、欧洲、印度、澳大利亚以及新西兰等国家和地区也相继开展了页岩气勘探的选区评价和先导试验［1 5］。2011年中国国土资源部评估中国页岩气可采资源量约为25?1012m3，中国石油和中国石化分别在四川盆地古生界海相页岩和陆相页岩中取得页岩气勘探的突破。另外，美国还在福特沃斯盆地（Fort Worth）Barneet页岩层系、南加州西海湾盆地（Western Gulf Basin）Eagle ford页岩层系和威利斯顿盆地（Williston Basin）Bakken页岩层系获得工业性原油产量，而纯页岩贡献量存在争议［6 8］。页岩层系油气勘探表明，页岩不仅能作为生油岩和盖层，还能成为储层。 近年来，国内外加强了对页岩油气成藏机理和评价方法的研究，美国地质调查局（USGS）专家提出“连续性油气聚集”的概念，并认为页岩油气是其中的一种，属于非常规油气［9，10］。非常规页岩油气勘探的核心不同于常规油气勘探的寻找圈闭而是寻找储层，而页岩微—纳米孔隙的识别和定量，孔隙分类和赋集油气有效性判识以及孔隙演化规律的认识是页岩储层研究的难点和重点，其对页岩油气水平井层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。 2页岩储集空间表征 近年来，国外在泥页岩储层的平面微观特征研究方面进行了大量的工作，对象集中在泥页岩微孔隙和微裂缝［11 15］。采用的仪器和分析手段包括高分辨率的场发射扫描电镜、原子力显微镜（AFM）、 收稿日期：2012-07-09；修回日期：2012-09-13． *基金项目：中国博士后科学基金项目“鄂尔多斯盆地延长组长7泥页岩孔喉表征与石油聚集机制”（编号：2012M510481）；国家油气重大专项“国家大型气田及煤层气开发项目”（编号：20082X05001）资助． 作者简介：崔景伟（1980-），男，河北衡水人，博士后，主要从事非常规页岩油气地质综合研究．E-mail：jingwei．cui@126．com