大宁-吉县区块8号煤裂缝三维特征评价及压裂段优选.pdf
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1、第 卷第 期能源与环保 年月 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾殧殧殧殧地球科学与勘查收稿日期:;责任编辑:陈鑫源 :基金项目:中国石油煤层气有限责任公司重大科技项目()作者简介:田丰华(),男,湖北宜昌人,高级工程师,博士,年毕业于中国石油大学(北京),研究方向为油气成藏。引用格式:田丰华,李小刚,朱文涛,等 大宁吉县区块 号煤裂缝三维特征评价及压裂段优选 能源与环保,():,():大宁吉县区块 号煤裂缝三维特征评价及压裂段优选田丰华,李小刚,朱文涛,何睿,陈国辉(中石油煤层气有限责任公司勘探开发建设分公司,陕西 西安 ;北京润泽创新科技有限公司,北京 )摘要:煤岩储层具有典型的双
2、重孔隙结构,裂缝的发育影响煤层气储集、扩散和渗流,也是煤岩储层压裂改造评价的一项重要参考。目前研究裂缝的常规方法在岩心裂缝三维精细表征上均有不足,采用全直径 扫描技术对大宁吉县区块 口井煤岩裂缝进行精细三维刻画。测试结果表明,研究区太原组中浅层 号煤岩和深层 号煤岩裂缝特征差异明显,中浅层煤岩裂缝更发育,深层煤岩裂缝充填率更高。中浅层煤岩平均总裂缝率 ,裂缝充填率 ,常见高角度缝和水平缝,深层煤岩平均总裂缝率 ,裂缝充填率达到 ,端割理发育且多被矿物充填,在三维形态上呈复杂的网状。通过多维度定量化参数对研究区煤岩储层裂缝进行评价,划分了 个级别,为单井煤岩压裂段优选提供有利依据,现场应用于 井
3、压裂试气,取得了良好的效果。研究成果可为下一步区内井位试气选层和实施不同层位勘探开发方案提供技术支撑。关键词:煤层气;裂缝;全直径 扫描;压裂段优选;二值化处理中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,;,):,年第 期田丰华,等:大宁吉县区块 号煤裂缝三维特征评价及压裂段优选第 卷 :;煤层气作为非常规天然气是我国油气产能转型重要的支柱之一,截至 年底,全国累计探明煤层气地质储量 亿,探明率约 ,累计煤层气产量 亿,动用率约 ,加快煤层气勘探和开发对于实现“双碳”目标具有长远意义。煤岩储层具有典型的双重孔隙结构,可以划分为基质孔隙和裂缝。裂缝直接影响着煤层气储集、扩散和渗流,其发育特征和分
4、布规律是决定煤层含气量和渗透性的关键参数 ,也是煤岩储层压裂改造评价的一项重要参考。通过储层压裂改造技术形成大规模缝网是煤层气效益开发的有效手段,目前煤层气大规模压裂工艺主要是借鉴页岩气开发,而基于煤层气精细裂缝地质模型和压裂参数设计方案尚未建立,还难以满足煤层气大规模效益开发的需求。需要进一步对煤岩裂缝进行三维定量表征,建立精细裂缝地质模型,指导压裂工程设计 。目前研究裂缝主要采用地震、测井和实验法,地震方法受精度限制能够识别的裂缝大多为地质尺度的裂缝或裂缝发育带,测井方法对微小裂缝响应微弱 ,常见的实验法有铸体薄片法、扫描电镜法、压汞法、核磁共振法等 ,但都无法对直径 的岩心进行三维定量表
5、征。此前学者应用微米 主要是对直径 的柱塞样品进行分析 ,而用于全直径 扫描实验的岩心直径为 ,扫描精度达到 ,扫描成果不仅能够反映岩心密度分布、裂缝形态特征,而且能够对裂缝精细定量表征。本文以大宁吉县区块为例,对全直径 扫描的煤岩裂缝三维定量表征及压裂段优选进行论述,对比中浅层和深层 号煤岩储层裂缝差异,研究成果为下一步区内井位压裂试气工程甜点选择和实施不同层位勘探开发方案提供技术支撑。区域概况大宁吉县区块位于鄂尔多斯盆地晋西挠褶带南端与伊陕斜坡东南缘如图 所示,整体构造特征为走向 、向 缓倾的单斜构造,含煤地层主要为上古生界石炭二叠系,沉积环境由海陆交互相转为陆相。其中,山西组 号煤层和太
6、原组 号煤层为主体开发煤层 ,太原组 号煤宏观煤岩类型以光亮煤和半暗煤为主,煤演化程度高,平均 。煤层厚度 ,煤层面积大、厚度大、分布广、煤层气资源富集,但酸化压裂后产能差异大,裂缝割理系统的差异是影响其中的一个重要因素。研究区内目前共试采了 余口井,平均单井产气量 ,平均解吸压力 。太原组 号煤在区块中部和西北部埋深超过 ,属于深层煤层气资源 ,在区块东南部埋深相对较浅(埋深小于 ),属于中浅层煤层气资源,构造位置和埋深的不同煤岩储层也有差异 。图 研究区构造位置 实验设备全直径 即螺旋 ,最早应用于医学领域,是在设备扫描的同时,被扫描物随扫描床匀速线性运动,线管球和探测器组围绕被测物作快速
7、连续的 旋转,同时探测器组连续采集数据 。近年来,全直径 扫描技术在石油地质研究应用中日益增加,具有无损、可视化、大尺度的特点,是定量表征和评价岩心裂缝的一种有效方法,特别适用于直径 的完整岩心。本次实验采用设备为多能谱全直径 扫描仪(),仪器参数:扫描电压 ;扫描层数 层;横向分辨率 ,纵向分辨率 ;岩心连续扫描长度 次;可扫描岩心直径 。实验样品为鄂尔多斯盆地大宁吉县区块 口井太原组 号煤,其中中部深层 号煤井 口(、),东南部中浅层 号煤井 口(、),扫描段为太原组 号煤全段。年第 期能源与环保第 卷 研究区煤岩裂缝三维定量表征 煤岩裂缝发育特征全直径 扫描成果图为灰度图像,灰度值高低反
8、映扫描岩心的密度,密度低的煤岩在灰度图像上呈黑褐色,密度高的碳酸盐矿物、黄铁矿灰度图像呈灰白色、亮白色,未被充填的裂缝在灰度图像上呈暗黑色(图 )。图 井中浅层 号煤全直径 扫描 大宁吉县区块太原组 号煤裂缝割理系统发育,从全直径 扫描成果图观察,研究区中浅层 号煤煤体结构以碎裂、碎粒结构为主,纵截面上可见多条高角度缝、垂直缝和水平缝,高角度缝纵向上呈树枝分叉状,延伸较远、连续性较好。横切面上可见裂缝呈线状和曲折状分布,部分裂缝相互平行,被矿物充填较少,三维形态上多呈连片状(图 )。研究区深层 号煤以柱状、块状的原生结构为主,整体结构形态更为完整,纵截面上可见端割理发育,垂直于层面展布,且大都
9、被矿物充填,横切面上可见裂缝割理相互曲折交叉,在三维形态上呈复杂的网状(图 )。图 井深层 号煤全直径 扫描 年第 期田丰华,等:大宁吉县区块 号煤裂缝三维特征评价及压裂段优选第 卷通过对研究区 口实验井 号煤扫描电镜测试观察,煤岩裂缝被矿物充填较多,能谱分析测试结果表明,裂缝充填矿物多为高岭石、方解石等可溶性矿物(图 )。充填的裂缝对于煤层气开采也具有一定意义,在煤岩酸化压裂过程中,注入的酸液能够对裂缝中可溶性矿物进行溶蚀,促进裂缝纵横向伸展。图 研究区 号煤裂缝发育扫描电镜及能谱分析 煤岩裂缝定量表征 裂缝提取及建模通过全直径 扫描获取煤岩灰度图像数据体,利用专业数字岩心分析软件 进行岩心
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