第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

100 / 2021-05-31 15:47:55

页岩油渗流特征及渗流机理研究——以济阳坳陷为例

页岩油渗流 物理模拟 数学模型 影响因素

页岩油气理论与技术

       近年来，随着页岩油勘探评价工作的陆续开展，已在中国多个盆地和地区的泥页岩储层中打出了工业油流井，显示了良好的勘探前景，但试采效果并不理想，页岩油单井产量普遍较低，且产量递减很快，难以形成较好的工业规模。这与多方面的原因有关，除了地质条件复杂之外，还在于页岩油本身较差的流动性，这是因为：①泥页岩储层较为致密，孔喉微观结构复杂，具有低孔、特低渗特征；②页岩油粘度较高，油分子尺寸较大；③部分油分子吸附于有机质或矿物表面。湖相页岩以其多尺度孔裂隙系统、孔隙类型多样、物质组成复杂、致密（低孔、特低渗）以及高粘度/密度等特点，致使我国页岩油流动能力较差，同时也使得页岩油渗流规律难以把握，给未来页岩油开采潜力评价、生产动态分析及经济评估增加了难度。页岩油藏开采是流体渗流、多孔介质变形与应力场、温度场耦合作用的过程，本研究通过对济阳坳陷不同岩相页岩样品的页岩油物理模拟渗流实验（图1），揭示出不同岩相页岩油渗流特征和渗流能力，同时基于泊肃叶方程建立页岩油渗流数学模型，开展微纳米尺度下的页岩油渗流规律研究；通过页岩样品的物质组成、微观结构、物性等测试，剖析影响页岩油渗流的地质因素。实验结果表明，济阳坳陷页岩样品渗流特征为“勺型”非达西流与达西流并存，富钙质纹层状页岩与富长英质页岩具有较好的渗流能力，富黏土质页岩最差；模型模拟数据与实测渗流数据平均R²>0.9；微观上边界层厚度受控于温度，应力敏感性受控于矿物组成。原始孔径r₀与黏土矿物含量具有较好正相关性，微观孔隙结构受控于基质大孔和裂缝的耦合作用，孔渗压敏系数γ与黏土矿物含量、渗透率、TOC呈正相关，与长英质矿物、钙质矿物呈负相关。宏观上表现为流量与黏土矿物含量呈现较好的正相关性，与其他矿物（长英质矿物、钙质矿物）呈弱负相关，与比表面积、孔体积呈正相关，与平均孔径呈负相关。