非常规储层脉冲衰减渗流试验研究及其优化

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渗透率是储层评价中重要的指标之一,对预测储层的气体产量有着决定作用。在页岩渗透率研究中,其致密的特性会导致常规流速实验方法的准确性降低。随着气体压力测量的技术发展,压力瞬态技术被广泛运用于实验室非常规储层渗透率的测量。而传统的压力脉冲衰减法忽略了气体储存压缩性与吸附解吸特性的影响,导致测量结果与真实值产生了偏差。本文以重庆市石柱县周边的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组层系页岩作为研究对象,通过电镜扫描、XRD测试、总有机碳测试、激光拉曼光谱分析等实验对该地区页岩的物性特征进行了分析;在传统压力脉冲法的基础上,引入了岩样孔隙度与有效孔隙度的相关参数,对Brace等的计算方法进行了校正,同时研究分析了气体储存压缩性以及吸附解吸特性对渗透率计算结果的影响;改进实验方法,使脉冲方式由单向变为双向,通过对比实验方法改进前后的测量结果差异,研究了优化后的实验方法对渗流过程以及渗透率计算的影响。本文的取得主要成果如下:(1)基于扫描电镜来观察岩样内部微观结构,包括以纳米级为主的各类孔隙结构,粒间孔、晶间孔、粒内孔以及有机质孔等。岩样中主要矿物有脆性矿物和黏土矿物两类,其主要成分为分别为石英和伊利石。测试样品的TOC含量在2.5%~3.5%之间,整体平均值为2.875%,在含量是评价生烃潜力的重要指标。基于激光拉曼的光谱检测分析,粉末和块体的成熟度范围分别为3.4613%~3.7245%和3.3759%~3.7132%。该地区的岩样属于过成熟度,同样也是生烃潜力的评价指标。(2)甲烷、氦气的非稳态法渗流实验结果表明,气体吸附解吸特性对压力响应曲线有较大影响且该曲线具有气体相关性。在恒定有效应力的条件下,滑脱效应是非吸附性气体低压渗透率的主导因素;吸附性气测低压渗透率则受滑脱效应与吸附解吸特性的共同影响。在结合孔隙度进行渗透率关于气体压缩性影响的修正时,因页岩低孔隙度的特性致使修正前后的差异不够明显。同时考虑吸附特性与压缩性的影响,对页岩的渗流结果进行修正,与前人关于煤岩的研究结果基本保持一致。(3)基于传统单向压力脉冲衰减法的原理,将单向脉冲的渗流方式改为双向脉冲,使得实验过程中岩样内部的平均孔隙压力保持恒定,与传统的单向脉冲法相比消除了气体吸附解吸特性与压缩性对渗透率的影响。通过对双向脉冲法渗流过程的分解,发现上下游渗流过程效应的叠加使得吸附解吸作用被抵消,系统内部孔隙压力额动态平衡也会导致流体压缩性的消除。采用优化后的双向压力脉冲衰减法进行吸附性岩样的渗透率测量,能够简化实验步骤和提高实验精度。
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