张涛
- 作品数：10 被引量：123H指数：7
- 供职机构：中国石油大学（北京）石油工程学院石油工程教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项长江学者和创新团队发展计划更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程矿业工程天文地球更多>>
- 页岩储层特殊性质对压裂液返排率和产能的影响被引量：19
- 2017年
- 相对于常规储层,复杂的储层性质对页岩气井压后返排率高低和产能大小的影响更为显著。基于页岩气井早期生产返排特征,建立气水两相流数值模型,研究不同储层性质[超低含水饱和度、渗透率盲区(Permeability Jail)、润湿性和基质毛管力]对返排率和产能的影响。结果表明:在关井期间,储层"超低含水饱和度"现象导致压裂液大量渗吸,引起储层含水饱和度上升,最终使得初始开井产气量高,返排率低,且原始含水饱和度越低,影响越大;随着储层渗透率盲区程度增大,累产气量逐渐减小,强相渗盲区的储层生产3年仅有1.32×104 m^3的产气量。无相渗盲区(常规相渗曲线)的储层渗吸能力强,返排率极低(4.74%)。综合认为,弱相渗盲区储层的相渗曲线更适合页岩;储层基质水湿程度的降低会减弱渗吸置换能力,使得累产气量减小,返排率增加;储层基质毛管力的增大将导致渗吸作用加强,造成初始产气量升高,而在长期生产中,气相渗透率受到强渗吸引起的高含水饱和度的阻碍而降低,导致累产气量减少,并伴随着较低的返排率。
- 张涛李相方王永辉石军太杨立峰孙政杨剑张增华
- 关键词：页岩渗吸毛管力
- 黏土矿物吸附水蒸气特征及对孔隙分布的影响被引量：6
- 2018年
- 页岩原始储层普遍具有一定的含水饱和度,水分的赋存方式很大程度上影响页岩孔径分布特征、吸附能力和产气机制。选用页岩常见黏土矿物蒙脱石、高岭石和伊利石,开展不同湿度环境下的水蒸气吸附试验和低温氮气吸附-脱附试验,研究水分在黏土矿物上的吸附行为,揭示纳米孔隙中水的赋存方式和分布特征,分析含水饱和度对孔隙分布的影响。结果表明:GAB模型能够很好地描述黏土矿物水蒸气吸附曲线,随着湿度的增加,水蒸气的吸附机制存在单层-多层-凝聚的转变;黏土矿物中水分的赋存特征随孔隙尺度而变化,并进一步对孔隙分布产生影响,以蒙脱石为例,当含水饱和度接近50%时,水分以吸附水(束缚水膜)形式存在于大孔隙中,以凝聚水的形式存在于小于5 nm的孔隙中并导致该尺度孔隙从孔径分布曲线上消失,同时造成微小孔隙(孔径小于10 nm)贡献的比表面积下降幅度超过80%,而干燥情况下明显夸大了微小孔隙对页岩气的吸附及流动的作用。
- 冯东李相方李靖王永辉杨立峰张涛李沛桓孙政
- 关键词：黏土矿物含水饱和度孔隙分布比表面积
- 毛细管力在非常规油气藏开发中的作用及应用被引量：20
- 2020年
- 相对于常规油气藏而言,非常规油气藏储层岩石孔喉尺度小、毛细管力作用突出,极大地影响油气勘探与开发。对于常规油气藏的研究,通常忽略毛细管力效应,但是对于页岩油气与煤层气等自生自储的非常规储层,其纳米孔隙发育,润湿性、毛细管力及其相渗特征的研究还存在难点。通过结合地质成藏理论和开发过程渗流理论,以致密油、煤层气和页岩油气为例,阐明了毛细管力在非常规油气成藏及开发中的作用及应用。同时,进一步刻画了油藏原始条件下油水多种分布关系及对应的流体压力分布特征,借此可以分析评价注水(气)过程润湿相与非润湿相流体渗流机理及非润湿相的卡断尺度,为二次采油、三次采油参数设计提供理论依据;通过评价高有机质含量(TOC)的煤层气储层,发现其多呈现水湿特征,强极性的水分子与孔隙介质少数极性官能团的结合力要比甲烷与孔隙有机质结合力高几倍到几十倍,而润湿角测量与毛细管力测量均体现了极性与非极性吸引力的作用,因此尽管煤层气储层有机质含量远高于无机质,但是其分子间作用力较弱导致润湿性更倾向于水湿;区别于煤层气,页岩气储层无机质体积分数远大于有机质体积分数,由于无机质孔隙原始条件多为水湿,因此该类储层多为水湿;页岩油岩石组成尽管与页岩气类似,但是由于油相具有复杂的组成,其中的表面活性物质将会影响储层的润湿性,据此影响储层的毛细管力;由于页岩油要比页岩气流动困难,渗流阻力大,但是页岩油的油水毛细管力又小于页岩气的气水毛细管力,因此需要对二者量化计算评价。
- 李相方冯东张涛孙政何敏侠刘庆刘文远赵文李靖
- 关键词：煤层气页岩气页岩油
- 考虑时变效应的致密气井产能评价——以延安气田为例被引量：7
- 2019年
- 在致密气井的生产过程中,压裂裂缝导流能力、储层流体分布和气水相渗都会不断发生变化,具有时变效应,而传统的产能评价往往忽略了这种效应。针对这一问题,通过建立考虑裂缝导流能力时变效应和储层气水相渗时变效应的渗流数学模型,评价了时变效应对气井产能的影响。研究结果显示:压裂裂缝导流能力的时变效应增加了流体流动阻力,缩短了气井的稳产期;气井生产过程中,除了流体和岩石本身的膨胀能外,气水相渗的时变效应能够减小束缚水饱和度,使得部分束缚水转化为可动水,增大了水相渗透率,减小了气相渗透率,加快气井见水并增大气井产水量,促使气井递减提早出现。延安气田的实际气井生产表明,不考虑时变效应预测的稳产期偏长,预测的产水量远低于实际气井的产水量,时变效应对气井生产的影响不可忽略,结合延安气田开发实际还需进一步研究在立体井网开发模式下考虑时变效应的气井产能模型。
- 王香增冯东李相方严云奎郭向东乔向阳薛波马骋王泉波雷开宇张涛姚天福赵文
- 关键词：裂缝导流能力气水分布气井产能
- 不同体积高压气体对复合射孔压井液运动的影响被引量：9
- 2009年
- 利用复合射孔相似模拟实验装置,探讨了复合射孔过程中上部压井液在井底高能气体作用下的运动规律,观测了井底高能气体与上部压井液之间的作用过程及流型的变化规律,考察了不同体积的气体作用下压井液的运动状态及变化机理。由实测的压力曲线分析结果表明,高压气体与上部压井液之间的作用与空气中的气体爆炸作用有很大的区别。压井液的受力是逐层传播的,压力波传到之处的压井液被压缩,而压力波未传到之处的压井液不受影响。在其他作用条件不变而单独改变作用气体体积的条件下,在气液作用的初期和中后期均会引起压力波动值、波动周期和波动次数的变化。但在不同的作用时期,其变化的趋势有所不同。
- 赵旭柳贡慧张涛
- 关键词：复合射孔高能气体气体体积压井液
- 一种表征煤储层压力与流体饱和度关系的数学模型被引量：11
- 2018年
- 目前,针对生产过程中煤储层内部气、水两相渗流的研究尚薄弱,已建立的煤层气产能预测模型或产能分析方法中,一部分假设煤储层内部为单相渗流即单相水或单相气,一部分忽略流体饱和度和压力变化梯度,另一部分通过物质平衡方程建立平均地层压力与平均含水饱和度间关系,进而研究储层饱和度分布对气井产能的影响,但平均含水饱和度无法表征储层内部的饱和度分布.故现有模型均未考虑储层流体饱和度分布特征对气井产能的影响,导致现有产能模型预测值与实际煤层气井产出动态始终存在较大误差.鉴于此,根据气、水两相渗流微分方程,考虑应力敏感、基质收缩与气体解吸效应,建立了一种能够表征煤储层压力与流体饱和度间关系的数学模型.结合气、水两相相渗曲线与各生产时刻的储层压力分布曲线,提出迭代算法求解该模型,得到各生产时刻的流体饱和度分布规律.该模型的可靠性通过与商业数值模拟软件结果对比得到验证.该模型的提出填补了目前煤层气开发理论的空白,有助于准确计算气、水两相拟压力,为煤层气藏产能的准确预测奠定理论基础.
- 孙政李相方徐兵祥彭泽阳孙逢瑞张涛冯东陈宇
- 关键词：煤层气藏相渗曲线拟压力
- 低渗致密复杂叠置储层组合立体井网高效动用方法——以延安气田为例被引量：15
- 2018年
- 延安致密砂岩气田具有纵向主力开发层系多、层间跨度大、有效砂体分布范围广、储层非均质强、区域差异明显等特征,需要采用'因层制宜、因区制宜'的组合立体井网高效动用技术进行开发。通过'分级约束'的立体井网设计思想,基于地面环境约束、宏观约束、局部约束以及属性约束的四级约束条件,建立从宏观到局部、从空间到属性、从地面到地下的多维度、多尺度、多因素耦合的立体井网优化设计体系。在该设计思想的指导下,结合延安气田地质特征,划分出了'河道富集区多层系'、'非河道低富集区双层系'、'非河道低富集区三层系'以及'河道低富集区多层系'4个开发区域,并给出了相应的'大井组直/定向井'、'大井组直/定向井+水平井'相结合的4套混合井网模式。另外,提出致密砂岩气田富集储层以采收率为主要约束函数、低富集储层以单井产气量为主要约束函数的井网密度优化标准,据此给出了延安气田最优井网密度为富集储层1 000 m×800 m,低富集储层1 200 m×1 000 m。
- 张涛李相方王香增严云奎乔向阳马骋雷开宇唐培哲冯东赵文
- 论直井-水平井混合井型开发陆相/海陆过渡相页岩气的优势
- 2021年
- 长水平井+体积压裂是海相页岩气开发取得成功的主流技术,但我国的陆相/海陆过渡相页岩与海相页岩储层性质相差较大,陆相/海陆过渡相页岩的开发方式不能照搬海相页岩气的。本文提出陆相/海陆过渡相页岩应采用直井和水平井混合井型开发的技术思想。该技术思想的关键出发点在于陆相/海陆过渡相页岩(1)脆性矿物含量少,水平井体积压裂造复杂缝困难;(2)黏土矿物含量高,水平井体积压裂储层污染面积大;(3)纵向往往伴生其它非常规天然气资源(致密气、煤层气等),采用直井“多气合采”可以控制更多的储量。以鄂尔多斯盆地延长探区为例,本文详细论证了陆相/海陆过渡相页岩的上述特征对直井和水平井开发的影响,提出了基于水平井可控纵向储量占比、脆性指数、储层伤害表征参数和薄砂层占比4个参数的合理井型优选标准。结果表明,当水平井可控纵向储量占比<60%,脆性指数<35%,储层伤害表征参数>20%,薄砂层占比<10%时,可以采用直井开发,反之采用水平井开发。进一步地,基于该标准分析了延长组长7段和山西组山1段陆相页岩水平井与直井的开发实例。本文提出的思想突破了水平井是实现页岩气开发唯一方式的传统认识,强调了直井联合水平井开发陆相/海陆过渡相页岩气的优势,为实现陆相/海陆过渡相页岩气的经济有效开发奠定基础。
- 张涛李相方王香增唐永槐里清扬王小华冯东赵文
- 关键词：可压性储层伤害
- 关井时机对页岩气井返排率和产能的影响被引量：38
- 2017年
- 页岩气井压后返排率普遍较低,大量的压裂液永久赋存于储层中,对页岩气井的生产有可能造成不利影响。为此,以实际生产数据为基础,分析了页岩气井早期生产返排特征,并根据典型数据建立相应的数值模型,研究了不同时机关井持续时间、生产制度对页岩气井返排率和产能的影响。结果表明:①在返排前关井期间,极窄的相渗曲线共渗区急剧降低压裂液在储层中的渗吸运移速度,关井100 d后移动距离小于3 m,随着关井持续时间增加,压裂液返排率呈指数降低,开井的初始产气量先减小后增大,对长期产气量的影响则恰好相反,因此,并不能简单得出关井时间越长,越有利于生产的结论 ;②而在生产返排后关井期间,随着关井持续时间增加,返排率减小,开井的初始产气量增大,长期产气量则会减小,但相比之下,返排后关井效应弱于返排前;③对于生产制度而言,生产压差增大会掩盖应力敏感导致的渗透率降低效应,最终表现为累计产气量、累计产水量都增加,同时,高生产压差人工缝底部积液,而低压差含水饱和度则几乎为0。该研究成果为认识压裂液的滤失机理及其在储层中的赋存方式、确定页岩气多段压裂水平井的最佳关井时间与生产制度,提供了技术支撑。
- 张涛李相方杨立峰李靖王永辉冯东杨剑李沛桓
- 关键词：页岩气井渗吸生产压差返排率产气量产水量
- 不同含水条件下黏土孔隙分布特征及甲烷吸附能力被引量：9
- 2017年
- 选用常见的页岩黏土矿物伊利石和高岭石,开展了不同湿度平衡样品的N2吸附/脱附实验和高压CH4吸附实验,研究黏土矿物孔隙分布特征的变化,并从微观上量化评价含水饱和度,分析其对甲烷吸附的影响。研究结果表明:水分的存在主要影响黏土矿物微小孔隙的分布,高湿度条件下(RH=98%)的毛细凝聚作用导致微小孔隙(<5.15 nm)在孔径分布曲线上消失及比表面积的大幅下降。同时研究表明:黏土吸水能力与微小孔隙发育程度密切相关,当RH=98%时,微孔更为发育的高岭石含水饱和度(S_w=71.43%)高于伊利石(S_w=46.15%),且在此条件下,由于小孔凝聚以及吸附特征的改变(气-固吸附转变为气-液界面吸附),样品甲烷吸附能力下降近85%。因此,干燥条件下的实验结果不能代表实际页岩储集特征。
- 冯东李相方王香增李靖石军太张涛李沛桓陈宇
- 关键词：黏土矿物孔隙分布比表面积含水饱和度
