基于纵波三维层析成像技术的压裂检测方法

国内煤层气勘探由于煤层埋深浅,煤储层致密、压力低,均需压裂增产作业。而压裂效果与煤层气单井增产效果密切相关,因而研究煤层压裂效果,建立评价指标,指导压裂设计至关重要。三维声波测井资料能够获取井周轴向、径向以及环向速度变化信息,在压裂前后,利用三维层析成像处理技术,可以评价煤层气井压裂效果。将该技术与传统声波技术和微地震监测结果相结合,能够直观判断煤层气储层压裂改造前后在纵横向及环向的变化情况。     

弹性波速径向变化在非常规储层可压性评价中的应用

非常规储层的开发均需要进行压裂,所以对非常规储层可压性的评价就变得很重要。岩石的脆性是影响储层可压性的重要因素,是优选压裂层位的重要指标。该文在单极子波形正演模拟及波速径向变化计算的基础上,针对非常规储层,应用弹性波速径向变化来评价储层脆性,并分析这种方法在非常规储层可压性评价中的应用效果。通过实例分析可看出,对于相邻两套致密砂岩储层,脆性好的井段压裂后产能也较高,证实了此方法对可压性的分析结果;对于煤储层,煤层段弹性波速降低明显,反映煤层可压性较好,这与煤层段的压裂效果也是相符的。所以,对于非常规储层,基于弹性波速径向变化评价脆性的方法能够很好地反映非常规储层可压性的强弱。     

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。     

非常规储层电脉冲共振增产技术研究与应用

为了提高非常规油气的产量,解决非常规油气储层改善的难题,对储层的电脉冲共振技术进行研究,利用电脉冲激励源作为敲击锤实现对储层固有频率的检测,通过对电压电流环的控制实现放电频率的快速准确调节。研发了可用于现场施工作业的非常规储层共振增产装置样机,形成了初步的施工作业流程,完成了山西五口煤层气井的现场实验。实验结果表明电脉冲冲击波的有效作用范围可达400～500 m,对储层裂缝改善效果明显,应用前景十分广阔。     

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。     

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...     

气侵期间环空气液两相流动研究

本文建立了描述钻井气侵期间井眼气液两相流偏微分方程组,该方程组既考虑了不同渗透率的储层与储层钻开不同厚度下的气体侵入井眼情况,也给出了这种情况下该偏微分方程组的求解方法。利用实验数据进行了模拟,揭示了环空气液两相流型与流动参数变化特征,据此,能够为安全有效地井控提供理论基础。     

煤层气井液面的光纤测量技术

分析了煤层气井液面在测量中使用的传统方法可能遇到的问题,提出了光纤非本征型珐珀干涉仪(EFPI)用于测量煤层气井液面的发展方向。针对煤层气井设计了光纤EFPI传感系统,并模拟煤层气井液面给出测量方案,准确地测出液面位置,解决了煤层气井液面的测量难题,测量系统中传感器光学腔长变化的相对误差为1.48%,测量精度1μm,相比传统的电学测量方法,更加安全有效。     

CBMT测井数值模拟及水泥环第二界面成像

目前针对第一界面的固井质量评价技术已经很成熟,但第二界面固井质量评价仍存在很多问题.该文在中海油服自主研发的扇区水泥胶结成像测井仪器CBMT基础上,采用反褶积等算法,对数值模拟的CBMT仪器贴井壁测量的全波波形进行水泥环第二界面成像处理,并分析第一界面、第二界面不同胶结情况下的成像效果.通过成像分析得出,在水泥环第一界...     

超声脉冲窄带激励的水泥环第二界面探测方法*

如何评价水泥环的第二界面固井质量一直是声波测井领域的世界性难题。本文利用有限元方法研究了基于超声脉冲反射法的水泥环第二界面固井质量探测方法。数值模拟了不同声源脉冲宽度及不同声阻抗地层对第二界面超声反射回波的影响。研究结果表明采用窄带的激励信号源可有效的提高水泥环第二界面反射波回波幅度,有望解决水泥环第二界面固井质量评价问题。制作了水泥环第二界面具有胶结缺陷的实验室样品及大型固井质量刻度井,在此基础上开展了基于窄带超声脉冲激励的实验室及刻度井群实验研究。实验结果表明满足水泥环第一界固井质量良好条件,采用窄带的超声脉冲回波技术可有效评价水泥环第二界面固井质量。     

低温等离子体活化转化煤层甲烷机理的光谱诊断

为了探究低温等离子体活化转化煤层甲烷的机理,采用自制的介质阻挡放电实验系统对体积组成为CH440%、O212%、N248%的模拟煤层甲烷进行等离子体活化转化。采用色谱分析方法对煤层甲烷介质阻挡放电稳定产物进行分析,结果表明低温等离子体活化煤层甲烷的主要产物为CH3OH、CO和CO_2。采用发射光谱原位诊断技术在200~700 nm波长范围内研究了放电气体的发射光谱,检测到O·、CH·、C·、Hα、N2(A3Σ+U)等激发态物种。基于发射光谱原位诊断和气相色谱分析结果,对煤层甲烷活化转化的自由基反应过程进行了推断。同时,明晰了反应气中N2对煤层甲烷活化和主要产物的生成具有促进作用,即N2产生了存活时间更长的亚稳态离子,该亚稳态离子将能量传递给反应气中的O2和CH4,进而加速了煤层甲烷的活化和稳定产物的生成。     

CH_4/N_2混合气体在CMS上的低温吸附分离实验研究

将煤层气液化后运往终端市场是一种十分有效的利用方式。与常规天然气不同,抽放煤层气含氮量高,采用有效的方式实现CH4/N2分离是煤层气液化流程中重要的环节。吸附分离是提高煤层气中甲烷浓度的可行方法。为了与低温液化过程紧密结合,探讨在低温下实现CH4/N2吸附分离的可行性,文中对CH4/N2在碳分子筛(CMS)上的低温分离特性进行了实验研究,并与常温下的实验结果进行了对比。实验结果表明,低温下CH4/N2吸附分离的特性与常温下有明显差别。     

注气驱替煤层气数值模拟

建立一种注气驱替煤层气的双重介质数学模型,考虑注气驱替煤层气中多组分气体渗流、吸附/解吸、扩散及孔隙度和渗透率敏感性等多物理场的耦合,用有限差分方法对数学模型数值求解,并验证模型的有效性.通过实例模拟,对比分析注入CO₂、N₂和70%N₂+30%CO₂提高采收率、产出组分动态及储层物性.计算表明:注入CO₂、N₂及其混合气体均能显著提高煤层气藏采收率,提高程度可达28%以上;N₂在注入后迅速突破产出,而CO₂突破时间较晚;注气后基质的收缩/膨胀效应在孔隙度和渗透率敏感性中起主导作用,CO₂吸附造成孔隙度和渗透率减小,而N₂吸附将增大孔隙度和渗透率.     

Phase states of methane in fossil coals

NMR measurements have revealed that methane can exist in coal samples in the state of solid solution rather than only adsorbed gas, opening new ways to prevention of gas dynamic accidents in underground coal mines and true estimation of coalbed methane resources.Understanding molecular structure of coal constituents and forms of methane occurrence in coal is the only way of extracting safely either coal or methane. We had studied nuclear magnetic resonance lines in various coals at room or low temperatures and have found that there exist three species of methane molecules differing in molecular mobility. Based on estimated diffusion parameters, these species were attributed to free methane, adsorbed methane, and solid solution of methane in crystalline coal substance. While first two phases are well known and can be analyzed by many different techniques, the last one hardly can be studied by methods other than NMR, resulting in inadequate estimations of methane resources.     

电场作用下P掺杂硅烯选择性吸附CH_4的第一性原理计算

在煤层气中选择性吸附和捕捉甲烷分子,对提高煤矿安全具有十分重要的意义.本文采用第一性原理计算的方法,研究了外加电场作用下P掺杂硅烯对甲烷分子的选择性吸附性能.结果表明:正电场作用下,P掺杂硅烯与甲烷分子之间产生较强的化学吸附,能够快速捕获甲烷分子.当关闭外加电场时,P掺杂硅烯与甲烷分子之间则为微弱的物理吸附,甲烷分子很容易实现脱附.同时还发现,外加电场作用下,P掺杂硅烯与氮气、氧气及水之间的吸附均属于物理吸附,表明P掺杂硅烯可以在这些混合气体中实现甲烷气体的选择性吸附. P掺杂硅烯有望成为选择性好的甲烷传感、捕获新材料.     

横波速度径向层析成像方法及应用研究

近来三维声波成像技术的一个重要进展是利用偶极子弯曲波反演地层径向横波速度剖面。确定地层径向横波速度变化对评价井壁稳定性、估算地应力和优化油藏生产等有着重要的意义。偶极横波测井激发的弯曲波低频探测较深,高频探测较浅,本文根据偶极弯曲波的频散特征,采用约束反演的方法求取地层径向横波速度变化。在实际测井中,经常会遇到偶极子弯曲波的频散曲线在高频时缺失或者不准确的情况,这会使约束反演方法产生误差。针对这一现象,本文提出利用理论频散数据进行高频约束,并通过数值模拟验证了改进后约束反演方法的正确性。本文给出了一个致密气层的横波速度径向剖面综合应用实例,发现地层径向横波速度变化程度与岩石脆性有很好的对应关系,最终的压裂效果由压前、压后正交偶极横波各向异性的变化得到了印证,压裂后油气产量提高。     

视频化测量在应力断料工艺研究中的应用

介绍了一种基于视频检测技术和计算机图像处理技术的视频测量方法。可以对应力断料全过程进行监测,并能准确地测出相关的工艺参数。与传统检测方法相比,具有方法简单、准确、易实施、结果直观可信的特点。实践证明,视频检测方法是应力断料研究的有效的检测手段。     

Production analysis in shale gas reservoirs based on fracturing-enhanced permeability areas

Hydraulic fracturing has been widely applied in shale gas exploitation because it improves the permeability of the rock matrix.Fracturing stimulation parameters such as the pumping rate, the fracturing sequence, and the fracture spacing significantly influence the distribution of the stimulated reservoir volume(SRV). In this research, we built a numerical model that incorporates the hydraulic fracturing process and predicts gas production. The simulation of fracture propagation is based on the extended finite element method(XFEM), which helps to calculate aspects of the fractures and the SRV; we imported the results into a production analysis model as the initial conditions for production prediction. Using the model, we investigated the effects of some key parameters such as rock cohesion, fracture spacing, pumping rate, and fracturing sequence on the shale gas production.Our results proved that the SRV was distributed in the vicinity of the main fractures, and the SRVs were connected between the fractures in a small fracture spacing. We obtained optimal spacing by analyzing the production increment. High pumping-rate treatment greatly changes the in-situ stress around the hydraulic fractures and enlarges the field of SRV. Simultaneous fracturing treatment improves the flow conductivity of formation more than sequential fracturing. This study provides insights into the hydraulic fracturing design for economical production.     

Natural carbon isotopes used to study methane consumption and production in soil

Changes in the isotopic composition of carbon can be used to reveal simultaneous occurrence of methane production and oxidation in soil. The method is conducted in laboratory jar experiments as well as in the field by using flux chambers. Simultaneous occurrence of production and oxidation of methane was suggested.