內容簡介
     《頁岩氣岩石物理與測井評價及微觀滲流特性研究》首先係統綜述含氣頁岩的岩心分析技術、納米岩石物理技術和測井評價技術的國內外研究現狀,並與我國頁岩氣勘探實例相結閤,分彆討論常規岩心分析、納米岩石物理分析及頁岩氣測井評價儲層參數的方法和目前仍然存在的問題;然後,對含氣頁岩的微觀滲流特性進行有針對性的研究,係統總結多種不同尺度下含氣頁岩氣的滑流、擴散、吸附/解吸等的微觀機理,並對其影響因素進行分析,最後,采用具有顯著優勢的格子玻爾茲曼算法,實現含氣頁岩復雜孔隙結構下的滲流特性模擬及基質滲透率確定。
  《頁岩氣岩石物理與測井評價及微觀滲流特性研究》主要供從事頁岩氣勘探開發的地質工作者、地球物理工作者、油藏工程技術人員及其他相關學科的科研人員參考。     
內頁插圖
          目錄
   前言
第1章 緒論
1.1 頁岩氣開發的背景與意義
1.2 頁岩氣開采曆史與現狀
1.3 頁岩氣藏的基本特徵
1.4 綜閤評價流程
1.4.1 地質評價
1.4.2 岩石物理評價
1.4.3 地層評價
1.4.4 儲層建模
1.5 描述參數
1.6 問題提齣
1.7 本書框架
參考文獻
第2章 含氣頁岩的常規岩心分析與實例
2.1 方法概述
2.1.1 地球化學參數
2.1.2 物性參數
2.1.3 含氣量
2.1.4 岩石類型和礦物組分
2.1.5 力學參數
2.1.6 磁共振特性
2.1 -7岩心分析工作流程
2.2 岩心分析實例
2.2.1 生烴潛力分析
2.2.2 儲集和流動性能分析
2.2.3 岩性礦物及脆性分析
2.2.4 彈性性質分析
2.2.5 磁共振特性分析
2.3 小結
參考文獻
第3章 含氣頁岩的納米岩石物理與實例
3.1 方法概述
3.1.1 微觀孔隙結構
3.1.2 岩石成像技術
3.1.3 孔隙介質三維模型構建方法
3.1.4 多尺度模型整閤
3.1.5 數值模擬
3.1.6 核磁共振模擬方法
3.1.7 拉曼光譜
3.1.8 工作流程
3.2 納米數字岩心分析實例
3.2.1 微觀結構
3.2.2 納米CT掃描成像
3.2.3 礦物分析
3.2.4 數值模擬實例
3.3 小結
參考文獻
第4章 含氣頁岩的測井評價與實例
4.1 方法概述
4.1.1 裂縫層理識彆——微電阻率掃描成像測井
4.1.2 彈性參數定量計算——聲波測井
4.1.3 鑽井軌跡定位
4.1.4 礦物組分鑒定和定量評價
4.1.5 TOC定量評價
4.1.6 成熟度指數評價
4.1.7 孔隙度評價
4.1.8 飽和度評價
4.1.9 存在的問題分析
4.2 含氣頁岩測井評價模型與流程
4.2.1 甜點及其錶徵參數
4.2.2 含氣頁岩的測井響應機理及特徵
4.2.3 含氣頁岩的體積模型
4.2.4 測井工作流程
4.3 實例分析
……
第5章 頁岩氣滲流機理和影響因素
第6章 頁岩氣在有機納米孔隙中的輸運特性      
前言/序言
     頁岩氣勘探與開發是當前能源工業的熱點,對世界能源格局和經濟發展正産生著重大影響。美國過去十年對頁岩氣的開發取得瞭巨大成效,其他國傢紛紛效仿。中國頁岩氣的勘探開發已有瞭良好的開端,四川盆地和塔裏木盆地均發育有海相沉積環境的頁岩,其厚度、埋深及有機質豐度等均有利於形成具有工業價值的頁岩氣田,且其前景樂觀、潛力巨大。但我國的地質情況比北美更加復雜,頁岩氣勘探開發的相關研究正在逐步展開,涉及的關鍵科學、技術及工程問題很多,正在梳理、預研及組織攻關之中。
  頁岩氣的勘探開發涉及多個基礎科學問題,含氣頁岩的岩石物理特徵和測井響應機理是其中的關鍵問題之一。微觀上,含氣頁岩的岩石物理特徵受富含有機質、納米孔隙網絡、錶麵吸附效應、黏土礦物的附加導電性等固有特性的影響,機理不甚明瞭;宏觀上,測井方法在含氣頁岩地層的響應受到其非均質性、岩石緻密、分散有機質及黃鐵礦等固有特性的影響,機製不甚清楚;應用上,包括現有岩心分析手段和方法的適用性與局限性,現有測井技術及評價方法的適用性與局限性,均需要深入分析和實踐檢驗。抽采機理是另一個最重要的關鍵問題,宏觀層麵,要解決用何種抽采方式纔能實現頁岩氣高效開采,如井筒及井網的設計與鑽掘、壓裂等增産措施的實施等;微觀層麵,則要解決頁岩氣在超微孔隙網絡中究竟是怎樣流動的、受哪些因素影響,如何在不同尺度上錶徵頁岩氣的流動特性等。
  頁岩氣的含氣量、流動性及通過物理場快速探測和準確評價,則可以歸結為以下兩個問題:①含氣頁岩的岩石物理特徵描述及測井原位評價,含氣頁岩評價的關鍵參數優選、岩石物理模型建立、頁岩氣勘探開發中岩心分析與測井工作流程及解釋評價方法;②甲烷氣在頁岩納米孔隙中的流動特性。頁岩氣流動的模擬計算集中瞭復雜的幾何邊界、高剋努森數、非理想氣體等因素而極具挑戰性。常規流體力學運動方程對這類問題難於處理,從分子運動學的角度來研究其滲流特性是一個可以嘗試的重要方嚮。
  本書由以下三個相對獨立的部分組成。
  (1)基於渝東南地區頁岩氣現場取心,從實驗室岩心分析人手,考察頁岩的生烴潛力、儲集性能、流動特性、脆性和彈性的實驗室評價方法,建立頁岩實驗室測試的工作流程。從納米岩石物理的角度齣發,考察頁岩的微觀結構、納米數字岩心成像、微觀礦物分析及基於數字岩心的數值模擬和微觀尺度評價方法,建立頁岩納米岩石物理工作流程。
  (2)基於渝東南地區頁岩氣測井資料,通過對常規測井、元素俘獲能譜測井、核磁共振測井、陣列聲波測井、電成像測井等響應特徵的對比分析,提齣定性識彆和定量計算方法,考察總有機碳含量、孔隙度、骨架礦物成分、裂縫發育程度、彈性參數、地應力、各嚮異性等評價結果,建立頁岩氣測井評價流程,對不同井型的測井係列提齣優選方案。
  (3)含氣頁岩微觀特徵決定瞭滲流機理的特殊性,為瞭探討含氣頁岩的流動特性,基於解析和數值模擬兩種方法,梳理頁岩氣的滲流機理,係統分析頁岩氣的滲流特徵,並基於構建的三維規則模型、不規則模型及真實數字岩心,對其流場進行格子玻爾茲曼模擬,最終對頁岩的基質滲透率的求解進行修正,試圖為頁岩氣微觀流動研究奠定一定的基礎,並給齣一定的方嚮。    
				
 
				
				
					深層油氣藏高效開發關鍵技術研究  摘要  隨著全球能源需求的持續增長,對非常規油氣資源的勘探開發日益受到重視。然而,許多深層油氣藏,特彆是低滲透、緻密裂縫性儲層,麵臨著儲層非均質性強、滲透率極低、孔隙結構復雜等一係列開發難題,導緻其資源潛力難以得到有效釋放。本書聚焦於深層油氣藏的高效開發這一核心議題,係統性地梳理瞭當前在該領域麵臨的關鍵技術挑戰,並著重探討瞭解決這些挑戰的最新研究進展與實用技術。本書旨在為石油工程技術人員、地質師、測井工程師以及相關科研學者提供一個全麵、深入的技術參考,助力我國深層油氣資源的高效、經濟開發,為國傢能源安全提供有力支撐。  引言  油氣勘探開發進入新時期,陸上和海上的常規油氣藏已趨於飽和,而深層(通常指埋深大於3500米)油氣藏因其巨大的資源潛力,成為未來油氣增儲上産的重要戰略接替領域。然而,深層油氣藏往往伴隨著高溫高壓、儲層物性差、構造復雜等不利因素,對勘探開發技術提齣瞭更高的要求。特彆是近年來,隨著頁岩油、緻密砂岩油氣等非常規油氣藏的勘探開發技術取得突破,人們的目光也投嚮瞭更深、更復雜的層係。  在深層油氣藏的開發過程中,儲層的高效評價與增産措施是製約開發效果的關鍵瓶頸。傳統的油氣藏評價方法在麵對深層復雜儲層時,往往存在著評價精度不足、識彆能力有限等問題。例如,儲層的孔隙度、滲透率、含油飽和度等關鍵參數,在高溫高壓環境下,其數值會發生顯著變化,傳統的測井解釋模型可能無法準確反映真實情況。此外,深層儲層往往發育復雜的微觀裂縫網絡,這些裂縫對流體的流動起著至關重要的作用,但其形態、連通性以及對流體滲流的影響機製,對於現有技術而言,仍然是理解和評價的難點。  因此,發展一套適用於深層油氣藏的高效評價與開發關鍵技術體係,已成為當前油氣勘探開發領域亟待解決的重大課題。本書正是圍繞這一目標,從儲層評價、滲流機理到增産措施,進行瞭一係列深入的探討與研究。  第一章:深層油氣藏地質特徵與挑戰  本章將首先對深層油氣藏的地質特徵進行詳盡的闡述,包括其普遍存在的埋深大、溫度高、壓力高的特點。在此基礎上,深入分析這些地質特徵對油氣藏形成、分布、物性以及流體性質帶來的影響。我們將重點討論深層儲層普遍存在的低孔隙度、低滲透率,以及由於成岩作用、構造運動等因素形成的復雜孔隙結構(如微孔、裂縫等)。  隨後,本章將係統梳理深層油氣藏開發過程中麵臨的主要技術挑戰。這包括但不限於:    儲層評價的難度:高溫高壓環境下,傳統測井參數的變化規律,以及如何準確評價儲層的真實孔隙度、滲透率、含油飽和度,特彆是對於發育微裂縫的緻密儲層。    滲流機理的復雜性:低滲透介質中的非綫性滲流規律,裂縫與基質的相互作用,以及在高溫高壓下的流體行為變化。    開發技術的限製:如何針對深層高溫高壓環境下的儲層,設計和實施有效的壓裂改造、化學驅、物理驅等增産措施,以提高儲層的采收率。    工程技術的製約:高溫高壓下的鑽井、完井、固井等工程技術的可靠性與安全性。  通過對這些地質特徵與挑戰的深入剖析,為後續章節的技術研究奠定堅實的地質基礎。  第二章:深層油氣藏測井評價技術新進展  本章將聚焦於深層油氣藏的測井評價技術,重點介紹近年來在該領域取得的最新突破與創新。我們將從多個維度展開論述:     高溫高壓測井儀器的發展:介紹適用於深層高溫高壓環境的新型測井儀器,包括其耐溫耐壓能力、信號采集精度以及可靠性。    先進測井方法的應用:        成像測井技術的應用:如電阻率成像、聲波成像等,如何通過高分辨率的圖像識彆儲層中的裂縫、層理、構造等細微結構,並定量評價裂縫參數。        核測井技術的深化應用:在高溫高壓環境下,如何利用中子、密度、伽馬等測井響應,結閤新的解釋模型,更準確地評價儲層的孔隙度、岩石骨架成分以及流體性質。        電阻率和感應測井技術的改進:在高礦度地層水和復雜地層條件下,如何通過多頻、多深度的探測,更準確地識彆油水界麵和計算含油飽和度。        聲波測井與地震測井的協同應用:如何利用聲波測井數據,結閤地麵地震數據,反演地下的岩石物理參數,並評估儲層的物性分布。    新的測井解釋模型與方法:        考慮高溫高壓影響的岩石物理模型:介紹如何根據深層儲層的實際溫壓條件,修正傳統的岩石物理關係,提高孔隙度、滲透率等參數的評價精度。        適用於復雜孔隙結構的解釋方法:針對微孔、雙重孔隙介質等復雜儲層,介紹新的測井解釋模型,以更全麵地刻畫儲層的孔隙結構特徵。        利用人工智能與機器學習輔助測井解釋:介紹如何利用大數據和人工智能技術,構建智能化的測井解釋係統,提高解釋效率和準確性。    儲層參數的精細化評價:如何通過多類測井方法的綜閤應用,實現儲層滲透率、含油飽和度、孔隙結構等關鍵參數的精細化、定量化評價。  本章將通過大量的實例數據分析,展示這些新技術、新方法在深層油氣藏評價中的實際應用效果,為勘探開發提供可靠的評價依據。  第三章:深層油氣藏滲流機理與數值模擬  本章將深入探討深層油氣藏的滲流機理,並介紹先進的數值模擬技術在該領域的應用。     復雜儲層滲流理論 revisited:        低滲透介質中的滲流規律:重點討論在極低滲透率條件下,流體的流動行為,包括滑脫效應、啓動壓力梯度等。        裂縫性儲層滲流理論:詳細闡述裂縫對流體流動的影響,包括單裂縫、多裂縫網絡的滲透率貢獻,以及裂縫與基質之間的流體交換機製。        多相流在復雜孔隙結構中的行為:在高溫高壓下,油、氣、水等不同相態流體在復雜孔隙結構(如微孔、喉道)中的分布與流動特點。    高溫高壓流體性質與滲流行為:        原油、天然氣、地層水在高溫高壓下的狀態方程與物性變化:介紹如何準確描述高溫高壓下流體的密度、粘度、溶解度等關鍵參數。        高溫高壓對滲透率的影響:探討溫度和壓力對岩石骨架變形、孔隙壓力變化以及流體滲透性的影響。    數值模擬技術在深層油氣藏研究中的應用:        適用於復雜儲層的數值模擬器介紹:介紹能夠處理復雜孔隙結構(如裂縫、多重孔隙)、高溫高壓條件以及非牛頓流動的數值模擬軟件。        微觀數值模擬:通過構建真實的孔隙網絡模型或微觀裂縫模型,模擬流體在微觀尺度上的流動行為,深入理解裂縫與基質的相互作用,以及微觀孔隙結構對滲流的影響。        宏觀數值模擬:結閤測井、岩心等數據,構建儲層宏觀數值模型,模擬油氣藏的動態開發過程,預測産量變化,優化開發方案。        參數敏感性分析與不確定性評價:利用數值模擬技術,對關鍵儲層參數(如滲透率、裂縫密度、驅替效率等)進行敏感性分析,評估不同參數對開發效果的影響,並進行不確定性評價。  本章將通過理論分析和數值模擬算例,展示如何利用先進的滲流理論和模擬技術,深入理解深層油氣藏的滲流規律,為開發方案的製定提供科學依據。  第四章:深層油氣藏高效開發關鍵技術  本章將重點介紹針對深層油氣藏的高效開發關鍵技術,這些技術旨在剋服低滲透、復雜孔隙結構等挑戰,最大化油氣采收率。     儲層改造技術:        水平井與多分支井技術:介紹深層水平井的鑽完井技術,以及如何通過閤理的井眼軌跡設計,最大化儲層接觸麵積。        非常規壓裂技術:            水力壓裂設計與優化:針對深層緻密裂縫性儲層,詳細闡述壓裂液體係的選擇、支撐劑的性能要求、壓裂段的分布與簇數的確定等。            體積壓裂技術:介紹大體積水力壓裂、多簇壓裂等技術,如何在緻密儲層中形成更大、更有效的改造體積。            可控轉嚮技術與智能壓裂:探討如何通過可控轉嚮技術,實現裂縫的精確導嚮,避免裂縫溝通,並介紹智能壓裂技術在實時監測與優化壓裂過程中的應用。        其他儲層改造方法:如酸壓、化學調剖等在深層油氣藏中的應用前景。    驅油技術:        化學驅油技術:            聚閤物驅與粘彈聚閤物驅:探討在高溫高壓下,聚閤物體係的穩定性和有效性,以及如何提高波及效率。            錶麵活性劑驅與泡沫驅:介紹錶麵活性劑體係在降低界麵張力、提高采收率方麵的作用,以及泡沫驅在封堵高滲透通道、提高波及體積方麵的潛力。            堿-聚閤物-錶麵活性劑(ASP)復閤驅:分析ASP復閤驅在提高采收率方麵的協同效應。        氣驅技術:            注氣驅:分析CO2驅、N2驅等在提高采收率方麵的優勢,特彆是其與岩石及流體的相互作用。            伴生氣迴注與利用:介紹如何有效利用伴生氣,減少資源浪費,並提高油藏的能量。        熱力采油(高溫高壓下的適用性):簡要探討在特定高溫油藏中,如蒸汽吞吐、蒸汽驅等技術的適用性與挑戰。    井筒完井與維護技術:        高溫高壓下的固井技術:介紹耐高溫高壓水泥漿體係、固井質量控製等。        防腐蝕與防垢技術:針對深層油氣藏的特殊環境,介紹有效的防腐蝕與防垢措施。        堵水與調剖技術:如何有效治理生産過程中的産水問題,提高水油比。  本章將結閤實際案例,展示這些高效開發技術的應用效果,為深層油氣藏的經濟開發提供技術支持。  第五章:案例研究與未來展望  本章將選取具有代錶性的深層油氣藏作為案例,深入分析其地質特徵、評價方法、滲流規律以及開發實踐。通過對真實數據的分析,驗證本書所介紹的各項技術在本領域的應用效果,並總結成功經驗和存在不足。     案例研究:選取不同地質條件下的深層油氣藏(例如,深層緻密砂岩油藏、深層裂縫性碳酸鹽岩油藏等),詳細闡述:        地質概況與資源潛力。        測井評價技術的應用與效果。        滲流機理分析與數值模擬結果。        開發方案設計與實施過程。        開發效果評價與經驗總結。    存在問題與挑戰:在案例分析的基礎上,進一步梳理當前深層油氣藏高效開發領域仍然存在的技術瓶頸與挑戰,例如:        微觀滲流機理的認識仍需深化。        儲層評價的精度仍需提高。        高效、經濟的儲層改造技術有待突破。        對極端高溫高壓條件下的工程技術要求更高。    未來展望:對深層油氣藏高效開發技術的發展趨勢進行展望,包括:        人工智能、大數據在油藏評價與生産優化中的更廣泛應用。        新型測井技術與地球物理技術的融閤。        綠色、低碳開發技術的研發與推廣。        深層油氣勘探開發新領域的拓展。  結論  本書係統性地研究瞭深層油氣藏的高效開發關鍵技術。通過對深層油氣藏地質特徵的深入認識,先進測井評價技術的應用,復雜滲流機理的揭示,以及高效開發技術的創新實踐,為深層油氣藏的勘探開發提供瞭一套完整的技術解決方案。我們堅信,隨著技術的不斷進步,深層油氣資源必將得到更充分、更經濟的開發,為保障國傢能源安全做齣更大貢獻。  關鍵詞:深層油氣藏;儲層評價;測井技術;滲流機理;數值模擬;壓裂改造;化學驅;開發技術