天然气水化合物的声学探测进展

天然水合物是一种未来的新型能源,与此相关的研究正日益成为能源勘探领域的热点。本文对 天然水合物及其特点、分布和探测技术进行了简要的介绍,在此基础上从声学技术研究角度出发, 介绍了声波测井、地震探测、海底地貌声波检测技术等在探测天然水合物中的应用;并探讨了声学方 法和技术在评价天然水合物储层方面的研究内容、进展和侧重点。     

储层声学

正储层声学在理论上属于多相孔隙固体介质声学的研究范畴,它是研究声波在储层中的产生、传播、接收及声波与储层相互作用和相关应用等的一门学问。在技术上它综合和涵盖了从地面地震勘探、井间地震、微地震、井中垂直地震剖面、单井成像、声波测井、岩石物理、数字岩心到岩石学中所涉及到的声学方法和手段。储层声学从提出到现在有近十年的发展历史,虽是一个年轻的声学分支,但在需求的驱动下,发展非常迅速。一般称能够存储油、气、水的岩层为储     

水合物储层的毛细封闭效应及高压突破机制

含下伏气的天然气水合物储藏是我国海洋水合物矿藏的重要类型,天然气水合物开采过程中,必须考虑下伏气存在产生的影响。目前,仍缺少针对下伏气产生机理的相关研究。本文利用核磁共振可视化实验装置,探究了水合物藏对其下伏气的封闭作用。结果表明,高饱和度水合物藏对外来流体具有阻碍作用,即毛细封闭作用。水合物的存在减小了孔喉半径,使多孔介质内存在较大的毛细管力,最终形成了抑制下伏气运移的水合物封闭层。水合物储层的封闭效应是下伏气稳定存在的基础。此外,降压过程产生的高压差会诱发水合物封闭层的高压突破现象、进而会引起压力骤降,威胁水合物安全开采。水合物开采过程应该考虑避免出现水合物储层高压突破。     

天然气水合物藏裂缝注热的数值模拟研究

天然气水合物因其能量密度大、储量丰富、无污染等特点而被认为是一种新型的替代能源,如何提升天然气水合物储层渗透率是实现其商业化开采的关键。本研究提出使用人工压裂技术在水合物储层中形成裂缝网络,然后再将高温水注入储层来提升储层渗透率,并对沿裂缝注水过程进行了数值模拟。结果表明:人工压裂后,注入储层的热水能够到达储层深处,形成高温区和高渗透区,且注水量越大,形成的高渗透区范围越大。     

含下伏气沉积层内水合物相变与产气特性

含下伏气的水合物沉积层被认为是最具开采潜力的水合物储层类型。本文利用岩心夹持器在恒定围压9 MPa下,研究了连通不同压力下伏气的南海沉积物内天然气水合物生成、分解及产气特征。研究结果表明,水合物饱和度与下伏气初始压力(7.2～8.1 MPa)呈非线性正比关系,而在8.1～8.4 MPa内两者呈负相关。同时,发现在降压开采过程中下伏气为水合物分解提供热量,促进了水合物分解,提高了水合物平均分解速率。此外,下伏气有助于缓解压降速率,从而有效减轻有效应力对水合物沉积层的破坏。下伏气作为开采产气的重要供气源,能提高气体回收率。本文研究结论将为今后降压开采含下伏气的水合物提供一定的理论指导。     

水流侵蚀联合热辅助法水合物相变及分布特性

天然气水合物被认为是一种未来潜在替代能源,据估计全球大约90％的水合物分布在海底沉积层中.本文考虑到海洋环境中海水资源巨大,且表层海水的温度高于水合物储层,采用海水-气两相流动结合热辅助法分解水合物,并利用核磁共振成像系统可视地分析了水合物相变特性及空间分布规律.结果表明,水合物相变首先出现在反应釜入口处,随后水合物相...     

天然气水合物拉曼光谱研究进展

介绍了常见的几种类型气体水合物的拉曼光谱特征,从水合物晶体结构、生成和分解动力学过程、自然界水合物的分析鉴定及激光拉曼光谱原位探测等几方面对天然气水合物拉曼光谱研究的最新进展进行了综述,探讨了激光拉曼光谱技术目前存在的问题与挑战,指出了其在天然气水合物研究方面的发展趋势与工作重点。     

加入防聚剂后水合物浆液流动规律实验研究

本文围绕新型水合物化学抑制剂在海上油气田现场应用过程中将遇到的管道输送工艺设计技术方面的问题开展实验研究,首次以海上凝析油气田现场采集的油、水和按组分配置的天然气为实验介质,加入国内自主研制的水合物防聚剂,在内径25.4 mm、长为20 m的水平环道上进行了水合物浆液流动模拟实验,并结合利用柴油进行实验所得结果.总结分析了耗气量、浆液流量和压降等参数随反应时间的变化规律,对新型水合物化学抑制剂在油田现场应用中的管道工艺设计具有指导意义.     

海洋天然气水合物模拟实验的超声检测

本文主要描述自行开发的U-sonic超声检测仪对天然气水合物在合成和分解过程中声学参数(如声速、频率、幅度)的变化进行声学检测,找出声学参数与水合物形成和分解之间的变化规律,以达到判断和预测水合物形成和分解的目的。     

稠油储层核磁共振孔隙度校正方法

受原油粘度的影响,利用核磁共振（NMR）测井获取的稠油储层的测井NMR孔隙度远低于地层的真实孔隙度,给稠油储层评价和NMR测井技术的应用带来极大挑战.为提高稠油储层孔隙度计算精度,必须对测井NMR孔隙度进行稠油校正.本研究选取我国南海东部盆地某油田韩江组10块代表性岩心样品,分别开展了原始状态、饱含稠油、残余油和饱含水状态的NMR实验.研究了孔隙含油相对体积对岩心NMR孔隙度的影响,并建立了基于地层深测向电阻率分类的岩心NMR孔隙度校正模型.将基于实验结果建立的岩心NMR孔隙度校正模型推广到实际地层,对目标区域A14井稠油储层实测测井NMR孔隙度进行处理的结果表明：本文提出的方法能够有效地校正孔隙含稠油对实测测井NMR孔隙度的影响,得到地层的真实孔隙度;校正前、后的稠油储层测井NMR孔隙度与常规气驱法测量的岩心孔隙度之间的相对误差由11.19%降低到4.84%.     

Laboratory measurement of longitudinal wave velocity of artificial gas hydrate under different temperatures and pressures

The longitudinal wave velocity and attenuation measurements of artificial gas hydrate samples at a low temperature are reported. And the temperature and pressure dependence of longitudinal wave velocity is also investigated. In order to understand the acoustic properties of gas hydrate, the pure ice, the pure tetrahydrofuran (THF), the pure gas hydrate samples and sand sediment containing gas hydrate are measured at a low temperature between 0°C and −15°C. For the pure ice, the pure THF and the pure gas hydrate samples, whose density is 898 kg/m³, 895 kg/m³ and 475 kg/m³, the velocity of longitudinal wave is respectively 3574 m/s, 3428 m/s and 2439 m/s. For synthesized and compacted samples, the velocity of synthesized samples is lower than that of compacted samples. The velocities increase when the densities of the samples increase, while the attenuation decreases. Under the condition of low temperature, the results show that the velocity is slightly affected by the temperature. The results also show that wave velocities increase with the increase of piston pressures. For example, the velocity of one sample increases from 3049 up to 3337 m/s and the other increases from 2315 up to 2995 m/s. But wave velocity decreases from 3800 to 3546 m/s when the temperature increases from −15°C to 5°C and changes significantly close to the melting point. Formation conditions of the two samples are the same but with different conversion ratios of water. The results of the experiment are important for exploration of the gas hydrate resources and development of acoustic techniques. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10674148)     

声波测井技术在非常规致密油藏储层评价中的应用

本文应用声波测井技术,针对松辽盆地齐家-古龙地区,非常规致密油储层有效性评价方法进行研究,即评价可能的裂缝发育段、可能的含油层段和可压裂改造的层段等。针对研究区非常规致密油藏特征及勘探实践,采用声波时差等效深度法建立超压层识别方法,通过计算岩石脆性指数建立岩石易压裂性评价技术。该技术较好的解决了非常规致密油藏储层有效性评价的关键问题,在老井压裂改造和新钻水平井、大斜度井测井评价中发挥雷要作用,见到很好的应用效果。     

页岩可压裂性声学模型及应用*

页岩气作为一种非常规能源,储量巨大,因此针对页岩储层地质勘探和有效压裂改造的研究具有重大的意义。常规的脆性模型评价可压裂性通常只考虑单一影响因素,具有一定的工区适用性。该文在弹性参数脆性评价模型和断裂韧性指标的基础上,提出一种表征页岩可压裂性的声学评价模型。选取渝东南目的层页岩岩样,通过超声波实验获取相关实验数据,测量岩石参数,得到了目的层储层特征及声学特征变化规律。结合断裂韧性指标,建立了可压裂性评价模型。通过新评价模型对研究区进行可压裂性反演预测,结果表明储层可压裂性反演结果与页岩气实际产量具有较好的符合,分析可知,新方法预测或评价效果要优于前人模型,具有更好的适用性与可靠性。     

动态条件下超声储层水敏性去除实验研究*

利用自主研制的超声发生仪,选取不同渗透率的天然岩心,模拟实际地层的温度、压力进行室内驱替实验,评价了渗流过程中超声作用对储层水敏性伤害去除的影响。研究表明,对于去除储层水敏性,超声频率存在最佳范围,频率与功率存在一定的补偿关系;超声最佳处理时间与储层物性有一定联系;渗透率恢复率与储层物性呈现较复杂的关系。研究结果有助于进一步认识超声水敏性去除的作用机理。     

声波远探测测井与地震缝洞精细评价技术研究*

地震勘探探测范围广、空间尺度大,数据采集、处理、解释体系完善,资料运用率高,但纵向分辨率低。声波远探测可实现井周数十米范围内的异常体探测,克服了常规测井方法探测深度浅的局限,具有很高的纵向、周向、径向分辨率,但偶极横波远探测具有180°方位不确定性,径向探测范围不及地震勘探。本研究将两者优势结合,通过对缝洞型地质异常体远探测和地震响应特征进行综合分析,约束远探测方位解释结果,精细刻画地质异常体形态及发育情况,完善远探测测井的横向延伸信息,有效提高远探测解释的精准度,最终形成声波远探测测井与地震一体化缝洞综合评价技术,提升缝洞油气藏钻遇率和开发效率。在塔河等缝洞发育地区进行应用,实现多尺度、全方位和高精度的地质异常体描述与解释,为解决油气勘探过程中由于地震分辨率不足造成的脱靶等现象提供了新的思路。     

Study on frequency optimization and mechanism of ultrasonic waves assisting water flooding in low-permeability reservoirs

Water flooding is one of widely used technique to improve oil recovery from conventional reservoirs, but its performance in low-permeability reservoirs is barely satisfactory. Besides adding chemical agents, ultrasonic wave is an effective and environmental-friendly strategy to assist in water flooding for enhanced oil recovery (EOR) in unconventional reservoirs. The acoustic frequency plays a dominating role in the EOR performance of ultrasonic wave and is usually optimized through a series of time-consuming laboratory experiments. Hence, this study proposes an unsupervised learning method to group low-permeability cores in terms of permeability, porosity and wettability. This grouping algorithm succeeds to classify the 100 natural cores adopted in this study into five categories and the water flooding experiment certificates the accuracy and reliability of the clustering results. It is proved that ultrasonic waves can further improve the oil recovery yielded by water-flooding, especially in the oil-wet and weakly water-wet low-permeability cores. Furthermore, we investigated the EOR mechanism of ultrasonic waves in the low-permeability reservoir via scanning electron microscope observation, infrared characterization, interfacial tension and oil viscosity measurement. Although ultrasonic waves cannot ameliorate the components of light oil as dramatically as those of heavy oil, such compound changes still contribute to the oil viscosity and oil-water interfacial tension reductions. More importantly, ultrasonic waves may modify the micromorphology of low-permeability cores and improve the pore connectivity.     

川西气田白云岩储层二维核磁共振测井气水识别方法

川西气田雷口坡组四段白云岩储层具有良好的天然气勘探开发前景,但是储层分布具有较强的非均质性,利用常规测井和一维核磁共振测井方法判断储层流体性质存在多解性．通过分析川西雷四段白云岩储层地质特征与测井响应特征,开展岩心二维核磁共振实验,明确了实验室分析与测井过程中环境、参数等影响因素,建立了岩心分析结果的校正方法,明确了钻井液、束缚流体、可动水与天然气信号在二维核磁共振测井中谱分布区间,建立了基于T₂-T₁、T₁/T₂（R）的白云岩储层二维核磁共振测井气水识别图版．利用图版对川西雷四段储层流体性质开展评价,二维核磁共振测井解释结论得到了实钻测试结果的验证,该气水识别方法填补了常规测井、一维核磁共振测井在评价储层气水关系中的缺陷,可有效解决白云岩储层流体性质判别难题．     

裂缝-孔隙型双重介质油藏渗吸机理的分形分析

低渗透油藏常常伴随裂缝发育,形成裂缝-基质双重介质.自发渗吸是低渗裂缝性水驱油藏的重要采油机理,有顺向和逆向两种渗吸方式.基于基质孔隙结构的分形特征,引入分形几何对裂缝性双重介质渗吸机理的判据进行了改进,建立了渗吸机理的分形判据模型,并进一步推导了结构常数的解析表达式.结果表明,渗吸机理的判别参数是基质孔隙度、高度、孔隙分形维数、流动迂曲度、最大孔隙直径、界面张力、油水密度差以及接触角的函数.改进后的判据模型与现有结果一致.最后绘制了判别渗吸机理的图版,为利用表面活性剂提高低渗透油藏采收率提供理论依据.