【摘要】：由于地層測試器能夠直接獲得儲層流體的第一手資料,因而受到廣泛重視。隨著頁巖和致密油氣成為勘探開發(fā)的重要目標(biāo),對地層測試器的流體取樣以及壓裂評價提出了新的需求和挑戰(zhàn)。例如,在致密儲層條件下,如何快速抽吸到地層的真實流體?如何準(zhǔn)確評價和識別未抽吸到的地層流體性質(zhì)?利用地層測試器,如何有效地評價定向壓裂等,成為亟待解決的理論、方法、技術(shù)、工程和工藝問題。本博士論文,試圖圍繞上述需求和挑戰(zhàn),開展如下探索性創(chuàng)新研究。1、致密儲層條件下,對探針抽吸前方流體進(jìn)行實時的監(jiān)測裝置、理論和方法及其實驗驗證。在致密儲層,由于鉆井液的流度高于地層原油的流度,因此造成地層測試器難以及時抽吸到真實地層流體。而地層測試器中的流體分析模塊通常是判斷流線中的流體來確定流體性質(zhì),因而可能產(chǎn)生誤判。本研究通過設(shè)計新型探針并在抽吸流體過程中實時監(jiān)測探針前方的地層電阻率,繼而確定流體的性質(zhì),以確保抽吸到地層真實流體。根據(jù)這個設(shè)計原理,本文進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬和巖心實驗。然后,通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)驗證該理論的正確性和可行性。2、致密儲層條件下,通過電滲流方法加快抽吸過程的裝置、理論和方法及其實驗驗證。在致密儲層或鉆井液侵入較深的情況下,抽吸過程將會非常緩慢這是因為低泵效或高流度的鉆井液所致。本研究提出應(yīng)用電滲流方法,加快流體抽吸的思路和方法。在現(xiàn)有探針基礎(chǔ)上,添加電極構(gòu)建直流電場,激發(fā)電滲流,實現(xiàn)抽吸加速。通過理論分析、數(shù)值模擬和巖心實驗,發(fā)現(xiàn)電滲流能夠顯著降低水相相對滲透率,提高油的相對滲透率。3、利用地層測試器進(jìn)行定向壓裂時,壓裂縫的動態(tài)評價與監(jiān)測的裝置、理論和方法及數(shù)值分析。傳統(tǒng)的地層測試器的雙封隔器壓裂測試,水力壓力方向是各向同性的,其產(chǎn)生的壓裂縫受著原始地層應(yīng)力分布的影響,因而壓裂縫的方向難以控制和預(yù)測。本研究把現(xiàn)有地層測試器雙封隔器改進(jìn)為三維單封隔器16探針,并把這些探針的水力壓裂出口設(shè)計成可控方式。利用數(shù)值模擬,對新型三維16探針單封隔器的定向壓裂角和定向壓裂縫的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并通過在16探針上添加電極去監(jiān)測其前方地層電阻率的變化來實現(xiàn)壓裂縫的實時監(jiān)測和動態(tài)評價。通過上述探索研究,得到如下初步結(jié)論:1、對鉆井液深侵入地層的取樣,通過監(jiān)測探針前方地層電阻率能夠快速獲取地層真實流體性質(zhì)。2、在抽吸過程中,通過激發(fā)電滲流降低水相的相對滲透率進(jìn)而提高油相的相對滲透率。3、新型三維單封隔器16探針能夠?qū)嵤┒ㄏ驂毫?通過監(jiān)測探針前方電阻率能夠?qū)毫芽p進(jìn)行動態(tài)評價。本次探索基于水基鉆井液和地層流體的電學(xué)性質(zhì)具有顯著差異,而對于相近的電學(xué)性質(zhì),在理論模型及正反演方面的研究需要進(jìn)一步加深和完善。
【圖文】：

探針在不同方位上的電壓
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE31

【參考文獻(xiàn)】

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